UPSTREAM: sched/fair: Fix post_init_entity_util_avg() serialization
[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 #include <linux/module.h>
34
35 #include <trace/events/sched.h>
36
37 #include "sched.h"
38 #include "tune.h"
39 #include "walt.h"
40
41 /*
42  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
43  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
44  *
45  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
46  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
47  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
48  * based scheduling concepts.
49  *
50  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
51  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
55
56 unsigned int sysctl_sched_sync_hint_enable = 1;
57 unsigned int sysctl_sched_initial_task_util = 0;
58 unsigned int sysctl_sched_cstate_aware = 1;
59
60 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
61 unsigned int sysctl_sched_use_walt_cpu_util = 1;
62 unsigned int sysctl_sched_use_walt_task_util = 1;
63 __read_mostly unsigned int sysctl_sched_walt_cpu_high_irqload =
64     (10 * NSEC_PER_MSEC);
65 #endif
66 /*
67  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
68  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
69  *
70  * Options are:
71  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
72  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
73  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
74  */
75 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
76         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
77
78 /*
79  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
80  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
83 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
84
85 /*
86  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
87  */
88 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
89
90 /*
91  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
92  * parent will (try to) run first.
93  */
94 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
95
96 /*
97  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
98  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
99  *
100  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
101  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
102  * have immediate wakeup/sleep latencies.
103  */
104 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
105 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
106
107 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
108
109 /*
110  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
111  * distribution.
112  * (default: 10msec)
113  */
114 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
115
116 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
117 /*
118  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
119  * each time a cfs_rq requests quota.
120  *
121  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
122  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
123  * we will always only issue the remaining available time.
124  *
125  * default: 5 msec, units: microseconds
126   */
127 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
128 #endif
129
130 /*
131  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
132  * util * margin < capacity * 1024
133  */
134 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
135
136 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
137 {
138         lw->weight += inc;
139         lw->inv_weight = 0;
140 }
141
142 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
143 {
144         lw->weight -= dec;
145         lw->inv_weight = 0;
146 }
147
148 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
149 {
150         lw->weight = w;
151         lw->inv_weight = 0;
152 }
153
154 /*
155  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
156  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
157  * to users decreases. But the relationship is not linear,
158  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
159  * number of CPUs.
160  *
161  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
162  */
163 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
164 {
165         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
166         unsigned int factor;
167
168         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
169         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
170                 factor = 1;
171                 break;
172         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
173                 factor = cpus;
174                 break;
175         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
176         default:
177                 factor = 1 + ilog2(cpus);
178                 break;
179         }
180
181         return factor;
182 }
183
184 static void update_sysctl(void)
185 {
186         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
187
188 #define SET_SYSCTL(name) \
189         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
190         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
191         SET_SYSCTL(sched_latency);
192         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
193 #undef SET_SYSCTL
194 }
195
196 void sched_init_granularity(void)
197 {
198         update_sysctl();
199 }
200
201 #define WMULT_CONST     (~0U)
202 #define WMULT_SHIFT     32
203
204 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
205 {
206         unsigned long w;
207
208         if (likely(lw->inv_weight))
209                 return;
210
211         w = scale_load_down(lw->weight);
212
213         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
214                 lw->inv_weight = 1;
215         else if (unlikely(!w))
216                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
217         else
218                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
219 }
220
221 /*
222  * delta_exec * weight / lw.weight
223  *   OR
224  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
225  *
226  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
227  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
228  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
229  *
230  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
231  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
232  */
233 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
234 {
235         u64 fact = scale_load_down(weight);
236         int shift = WMULT_SHIFT;
237
238         __update_inv_weight(lw);
239
240         if (unlikely(fact >> 32)) {
241                 while (fact >> 32) {
242                         fact >>= 1;
243                         shift--;
244                 }
245         }
246
247         /* hint to use a 32x32->64 mul */
248         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
249
250         while (fact >> 32) {
251                 fact >>= 1;
252                 shift--;
253         }
254
255         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
256 }
257
258
259 const struct sched_class fair_sched_class;
260
261 /**************************************************************
262  * CFS operations on generic schedulable entities:
263  */
264
265 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
266
267 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
268 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
269 {
270         return cfs_rq->rq;
271 }
272
273 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
274 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
275
276 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
277 {
278 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
279         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
280 #endif
281         return container_of(se, struct task_struct, se);
282 }
283
284 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
285 #define for_each_sched_entity(se) \
286                 for (; se; se = se->parent)
287
288 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
289 {
290         return p->se.cfs_rq;
291 }
292
293 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
294 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
295 {
296         return se->cfs_rq;
297 }
298
299 /* runqueue "owned" by this group */
300 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
301 {
302         return grp->my_q;
303 }
304
305 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
306 {
307         if (!cfs_rq->on_list) {
308                 /*
309                  * Ensure we either appear before our parent (if already
310                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
311                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
312                  * reduces this to two cases.
313                  */
314                 if (cfs_rq->tg->parent &&
315                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
316                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
317                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
318                 } else {
319                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
320                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
321                 }
322
323                 cfs_rq->on_list = 1;
324         }
325 }
326
327 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
328 {
329         if (cfs_rq->on_list) {
330                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
331                 cfs_rq->on_list = 0;
332         }
333 }
334
335 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
336 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
337         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
338
339 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
340 static inline struct cfs_rq *
341 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
342 {
343         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
344                 return se->cfs_rq;
345
346         return NULL;
347 }
348
349 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
350 {
351         return se->parent;
352 }
353
354 static void
355 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
356 {
357         int se_depth, pse_depth;
358
359         /*
360          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
361          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
362          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
363          * parent.
364          */
365
366         /* First walk up until both entities are at same depth */
367         se_depth = (*se)->depth;
368         pse_depth = (*pse)->depth;
369
370         while (se_depth > pse_depth) {
371                 se_depth--;
372                 *se = parent_entity(*se);
373         }
374
375         while (pse_depth > se_depth) {
376                 pse_depth--;
377                 *pse = parent_entity(*pse);
378         }
379
380         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
381                 *se = parent_entity(*se);
382                 *pse = parent_entity(*pse);
383         }
384 }
385
386 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
387
388 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
389 {
390         return container_of(se, struct task_struct, se);
391 }
392
393 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
394 {
395         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
396 }
397
398 #define entity_is_task(se)      1
399
400 #define for_each_sched_entity(se) \
401                 for (; se; se = NULL)
402
403 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
404 {
405         return &task_rq(p)->cfs;
406 }
407
408 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
409 {
410         struct task_struct *p = task_of(se);
411         struct rq *rq = task_rq(p);
412
413         return &rq->cfs;
414 }
415
416 /* runqueue "owned" by this group */
417 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
418 {
419         return NULL;
420 }
421
422 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
423 {
424 }
425
426 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
427 {
428 }
429
430 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
431                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
432
433 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
434 {
435         return NULL;
436 }
437
438 static inline void
439 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
440 {
441 }
442
443 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
444
445 static __always_inline
446 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
447
448 /**************************************************************
449  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
450  */
451
452 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
453 {
454         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
455         if (delta > 0)
456                 max_vruntime = vruntime;
457
458         return max_vruntime;
459 }
460
461 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
462 {
463         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
464         if (delta < 0)
465                 min_vruntime = vruntime;
466
467         return min_vruntime;
468 }
469
470 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
471                                 struct sched_entity *b)
472 {
473         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
474 }
475
476 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
477 {
478         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
479
480         if (cfs_rq->curr)
481                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
482
483         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
484                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
485                                                    struct sched_entity,
486                                                    run_node);
487
488                 if (!cfs_rq->curr)
489                         vruntime = se->vruntime;
490                 else
491                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
492         }
493
494         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
495         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
496 #ifndef CONFIG_64BIT
497         smp_wmb();
498         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
499 #endif
500 }
501
502 /*
503  * Enqueue an entity into the rb-tree:
504  */
505 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
506 {
507         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
508         struct rb_node *parent = NULL;
509         struct sched_entity *entry;
510         int leftmost = 1;
511
512         /*
513          * Find the right place in the rbtree:
514          */
515         while (*link) {
516                 parent = *link;
517                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
518                 /*
519                  * We dont care about collisions. Nodes with
520                  * the same key stay together.
521                  */
522                 if (entity_before(se, entry)) {
523                         link = &parent->rb_left;
524                 } else {
525                         link = &parent->rb_right;
526                         leftmost = 0;
527                 }
528         }
529
530         /*
531          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
532          * used):
533          */
534         if (leftmost)
535                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
536
537         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
538         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
539 }
540
541 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
542 {
543         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
544                 struct rb_node *next_node;
545
546                 next_node = rb_next(&se->run_node);
547                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
548         }
549
550         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
551 }
552
553 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
554 {
555         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
556
557         if (!left)
558                 return NULL;
559
560         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
561 }
562
563 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
564 {
565         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
566
567         if (!next)
568                 return NULL;
569
570         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
571 }
572
573 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
574 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
575 {
576         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
577
578         if (!last)
579                 return NULL;
580
581         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
582 }
583
584 /**************************************************************
585  * Scheduling class statistics methods:
586  */
587
588 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
589                 void __user *buffer, size_t *lenp,
590                 loff_t *ppos)
591 {
592         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
593         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
594
595         if (ret || !write)
596                 return ret;
597
598         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
599                                         sysctl_sched_min_granularity);
600
601 #define WRT_SYSCTL(name) \
602         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
603         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
604         WRT_SYSCTL(sched_latency);
605         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
606 #undef WRT_SYSCTL
607
608         return 0;
609 }
610 #endif
611
612 /*
613  * delta /= w
614  */
615 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
616 {
617         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
618                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
619
620         return delta;
621 }
622
623 /*
624  * The idea is to set a period in which each task runs once.
625  *
626  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
627  * this period because otherwise the slices get too small.
628  *
629  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
630  */
631 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
632 {
633         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
634                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
635         else
636                 return sysctl_sched_latency;
637 }
638
639 /*
640  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
641  * proportional to the weight.
642  *
643  * s = p*P[w/rw]
644  */
645 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
646 {
647         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
648
649         for_each_sched_entity(se) {
650                 struct load_weight *load;
651                 struct load_weight lw;
652
653                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
654                 load = &cfs_rq->load;
655
656                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
657                         lw = cfs_rq->load;
658
659                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
660                         load = &lw;
661                 }
662                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
663         }
664         return slice;
665 }
666
667 /*
668  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
669  *
670  * vs = s/w
671  */
672 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
673 {
674         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
675 }
676
677 #ifdef CONFIG_SMP
678 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
679 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
680
681 /*
682  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
683  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
684  * dependent on this value.
685  */
686 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
687 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
688 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
689
690 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
691 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
692 {
693         struct sched_avg *sa = &se->avg;
694
695         sa->last_update_time = 0;
696         /*
697          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
698          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
699          * will definitely be update (after enqueue).
700          */
701         sa->period_contrib = 1023;
702         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
703         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
704         /*
705          * In previous Android versions, we used to have:
706          *      sa->util_avg =  sched_freq() ?
707          *              sysctl_sched_initial_task_util :
708          *              scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
709          *      sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
710          * However, that functionality has been moved to enqueue.
711          * It is unclear if we should restore this in enqueue.
712          */
713         /*
714          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
715          */
716         sa->util_avg = 0;
717         sa->util_sum = 0;
718         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
719 }
720
721 /*
722  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
723  * based on the cfs_rq's current util_avg:
724  *
725  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
726  *
727  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
728  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
729  * as when the series is a harmonic series.
730  *
731  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
732  * only 1/2 of the left utilization budget:
733  *
734  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
735  *
736  * where n denotes the nth task.
737  *
738  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
739  *
740  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
741  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
742  *
743  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
744  * if util_avg > util_avg_cap.
745  */
746 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
747 {
748         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
749         struct sched_avg *sa = &se->avg;
750         long cap = (long)(scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE) - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
751
752         if (cap > 0) {
753                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
754                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
755                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
756
757                         if (sa->util_avg > cap)
758                                 sa->util_avg = cap;
759                 } else {
760                         sa->util_avg = cap;
761                 }
762                 /*
763                  * If we wish to restore tuning via setting initial util,
764                  * this is where we should do it.
765                  */
766                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
767         }
768 }
769
770 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
771 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
772 #else
773 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
774 {
775 }
776 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
777 {
778 }
779 #endif
780
781 /*
782  * Update the current task's runtime statistics.
783  */
784 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
785 {
786         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
787         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
788         u64 delta_exec;
789
790         if (unlikely(!curr))
791                 return;
792
793         delta_exec = now - curr->exec_start;
794         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
795                 return;
796
797         curr->exec_start = now;
798
799         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
800                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
801
802         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
803         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
804
805         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
806         update_min_vruntime(cfs_rq);
807
808         if (entity_is_task(curr)) {
809                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
810
811                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
812                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
813                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
814         }
815
816         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
817 }
818
819 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
820 {
821         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
822 }
823
824 static inline void
825 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
826 {
827         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
828 }
829
830 /*
831  * Task is being enqueued - update stats:
832  */
833 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
834 {
835         /*
836          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
837          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
838          */
839         if (se != cfs_rq->curr)
840                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
841 }
842
843 static void
844 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
845 {
846         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
847                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
848         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
849         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
850                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
851 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
852         if (entity_is_task(se)) {
853                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
854                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
855         }
856 #endif
857         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
858 }
859
860 static inline void
861 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
862 {
863         /*
864          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
865          * waiting task:
866          */
867         if (se != cfs_rq->curr)
868                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
869 }
870
871 /*
872  * We are picking a new current task - update its stats:
873  */
874 static inline void
875 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
876 {
877         /*
878          * We are starting a new run period:
879          */
880         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
881 }
882
883 /**************************************************
884  * Scheduling class queueing methods:
885  */
886
887 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
888 /*
889  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
890  * calculated based on the tasks virtual memory size and
891  * numa_balancing_scan_size.
892  */
893 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
894 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
895
896 /* Portion of address space to scan in MB */
897 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
898
899 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
900 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
901
902 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
903 {
904         unsigned long rss = 0;
905         unsigned long nr_scan_pages;
906
907         /*
908          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
909          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
910          * on resident pages
911          */
912         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
913         rss = get_mm_rss(p->mm);
914         if (!rss)
915                 rss = nr_scan_pages;
916
917         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
918         return rss / nr_scan_pages;
919 }
920
921 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
922 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
923
924 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
925 {
926         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
927         unsigned int scan, floor;
928         unsigned int windows = 1;
929
930         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
931                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
932         floor = 1000 / windows;
933
934         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
935         return max_t(unsigned int, floor, scan);
936 }
937
938 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
939 {
940         unsigned int smin = task_scan_min(p);
941         unsigned int smax;
942
943         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
944         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
945         return max(smin, smax);
946 }
947
948 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
949 {
950         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
951         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
952 }
953
954 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
955 {
956         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
957         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
958 }
959
960 struct numa_group {
961         atomic_t refcount;
962
963         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
964         int nr_tasks;
965         pid_t gid;
966
967         struct rcu_head rcu;
968         nodemask_t active_nodes;
969         unsigned long total_faults;
970         /*
971          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
972          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
973          * more by CPU use than by memory faults.
974          */
975         unsigned long *faults_cpu;
976         unsigned long faults[0];
977 };
978
979 /* Shared or private faults. */
980 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
981
982 /* Memory and CPU locality */
983 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
984
985 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
986 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
987
988 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
989 {
990         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
991 }
992
993 /*
994  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
995  * occupy the first half of the array. The second half of the
996  * array is for current counters, which are averaged into the
997  * first set by task_numa_placement.
998  */
999 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1000 {
1001         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1002 }
1003
1004 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1005 {
1006         if (!p->numa_faults)
1007                 return 0;
1008
1009         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1010                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1011 }
1012
1013 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1014 {
1015         if (!p->numa_group)
1016                 return 0;
1017
1018         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1019                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1020 }
1021
1022 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1023 {
1024         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1025                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1026 }
1027
1028 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1029 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1030                                         int maxdist, bool task)
1031 {
1032         unsigned long score = 0;
1033         int node;
1034
1035         /*
1036          * All nodes are directly connected, and the same distance
1037          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1038          */
1039         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1040                 return 0;
1041
1042         /*
1043          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1044          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1045          */
1046         for_each_online_node(node) {
1047                 unsigned long faults;
1048                 int dist = node_distance(nid, node);
1049
1050                 /*
1051                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1052                  * for placement; nid was already counted.
1053                  */
1054                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1055                         continue;
1056
1057                 /*
1058                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1059                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1060                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1061                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1062                  * of each group. Skip other nodes.
1063                  */
1064                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1065                                         dist > maxdist)
1066                         continue;
1067
1068                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1069                 if (task)
1070                         faults = task_faults(p, node);
1071                 else
1072                         faults = group_faults(p, node);
1073
1074                 /*
1075                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1076                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1077                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1078                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1079                  * The further away a node is, the less the faults count.
1080                  * This seems to result in good task placement.
1081                  */
1082                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1083                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1084                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1085                 }
1086
1087                 score += faults;
1088         }
1089
1090         return score;
1091 }
1092
1093 /*
1094  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1095  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1096  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1097  * evenly spread out between numa nodes.
1098  */
1099 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1100                                         int dist)
1101 {
1102         unsigned long faults, total_faults;
1103
1104         if (!p->numa_faults)
1105                 return 0;
1106
1107         total_faults = p->total_numa_faults;
1108
1109         if (!total_faults)
1110                 return 0;
1111
1112         faults = task_faults(p, nid);
1113         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1114
1115         return 1000 * faults / total_faults;
1116 }
1117
1118 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1119                                          int dist)
1120 {
1121         unsigned long faults, total_faults;
1122
1123         if (!p->numa_group)
1124                 return 0;
1125
1126         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1127
1128         if (!total_faults)
1129                 return 0;
1130
1131         faults = group_faults(p, nid);
1132         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1133
1134         return 1000 * faults / total_faults;
1135 }
1136
1137 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1138                                 int src_nid, int dst_cpu)
1139 {
1140         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1141         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1142         int last_cpupid, this_cpupid;
1143
1144         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1145
1146         /*
1147          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1148          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1149          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1150          *
1151          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1152          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1153          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1154          *
1155          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1156          * same result twice in a row, given these samples are fully
1157          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1158          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1159          *
1160          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1161          * act on an unlikely task<->page relation.
1162          */
1163         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1164         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1165                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1166                 return false;
1167
1168         /* Always allow migrate on private faults */
1169         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1170                 return true;
1171
1172         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1173         if (!ng)
1174                 return true;
1175
1176         /*
1177          * Do not migrate if the destination is not a node that
1178          * is actively used by this numa group.
1179          */
1180         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1181                 return false;
1182
1183         /*
1184          * Source is a node that is not actively used by this
1185          * numa group, while the destination is. Migrate.
1186          */
1187         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1188                 return true;
1189
1190         /*
1191          * Both source and destination are nodes in active
1192          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1193          * by migrating from more heavily used groups, to less
1194          * heavily used ones, spreading the load around.
1195          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1196          */
1197         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1198 }
1199
1200 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1201 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1202 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1203 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1204 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1205
1206 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1207 struct numa_stats {
1208         unsigned long nr_running;
1209         unsigned long load;
1210
1211         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1212         unsigned long compute_capacity;
1213
1214         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1215         unsigned long task_capacity;
1216         int has_free_capacity;
1217 };
1218
1219 /*
1220  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1221  */
1222 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1223 {
1224         int smt, cpu, cpus = 0;
1225         unsigned long capacity;
1226
1227         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1228         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1229                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1230
1231                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1232                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1233                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1234
1235                 cpus++;
1236         }
1237
1238         /*
1239          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1240          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1241          * not find this node attractive.
1242          *
1243          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1244          * imbalance and bail there.
1245          */
1246         if (!cpus)
1247                 return;
1248
1249         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1250         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1251         capacity = cpus / smt; /* cores */
1252
1253         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1254                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1255         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1256 }
1257
1258 struct task_numa_env {
1259         struct task_struct *p;
1260
1261         int src_cpu, src_nid;
1262         int dst_cpu, dst_nid;
1263
1264         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1265
1266         int imbalance_pct;
1267         int dist;
1268
1269         struct task_struct *best_task;
1270         long best_imp;
1271         int best_cpu;
1272 };
1273
1274 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1275                              struct task_struct *p, long imp)
1276 {
1277         if (env->best_task)
1278                 put_task_struct(env->best_task);
1279
1280         env->best_task = p;
1281         env->best_imp = imp;
1282         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1283 }
1284
1285 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1286                                 struct task_numa_env *env)
1287 {
1288         long imb, old_imb;
1289         long orig_src_load, orig_dst_load;
1290         long src_capacity, dst_capacity;
1291
1292         /*
1293          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1294          *
1295          * src_load        dst_load
1296          * ------------ vs ---------
1297          * src_capacity    dst_capacity
1298          */
1299         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1300         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1301
1302         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1303         if (dst_load < src_load)
1304                 swap(dst_load, src_load);
1305
1306         /* Is the difference below the threshold? */
1307         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1308               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1309         if (imb <= 0)
1310                 return false;
1311
1312         /*
1313          * The imbalance is above the allowed threshold.
1314          * Compare it with the old imbalance.
1315          */
1316         orig_src_load = env->src_stats.load;
1317         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1318
1319         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1320                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1321
1322         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1323                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1324
1325         /* Would this change make things worse? */
1326         return (imb > old_imb);
1327 }
1328
1329 /*
1330  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1331  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1332  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1333  * be exchanged with the source task
1334  */
1335 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1336                               long taskimp, long groupimp)
1337 {
1338         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1339         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1340         struct task_struct *cur;
1341         long src_load, dst_load;
1342         long load;
1343         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1344         long moveimp = imp;
1345         int dist = env->dist;
1346         bool assigned = false;
1347
1348         rcu_read_lock();
1349
1350         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1351         cur = dst_rq->curr;
1352         /*
1353          * No need to move the exiting task or idle task.
1354          */
1355         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1356                 cur = NULL;
1357         else {
1358                 /*
1359                  * The task_struct must be protected here to protect the
1360                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1361                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1362                  * finish_task_switch()
1363                  *     --> put_task_struct()
1364                  *         --> __put_task_struct()
1365                  *             --> task_numa_free()
1366                  */
1367                 get_task_struct(cur);
1368         }
1369
1370         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1371
1372         /*
1373          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1374          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1375          */
1376         if (cur == env->p)
1377                 goto unlock;
1378
1379         /*
1380          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1381          * source and destination node. Calculate the total differential for
1382          * the source task and potential destination task. The more negative
1383          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1384          * be incurred if the tasks were swapped.
1385          */
1386         if (cur) {
1387                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1388                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1389                         goto unlock;
1390
1391                 /*
1392                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1393                  * in any group then look only at task weights.
1394                  */
1395                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1396                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1397                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1398                         /*
1399                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1400                          * tasks within a group over tiny differences.
1401                          */
1402                         if (cur->numa_group)
1403                                 imp -= imp/16;
1404                 } else {
1405                         /*
1406                          * Compare the group weights. If a task is all by
1407                          * itself (not part of a group), use the task weight
1408                          * instead.
1409                          */
1410                         if (cur->numa_group)
1411                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1412                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1413                         else
1414                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1415                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1416                 }
1417         }
1418
1419         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1420                 goto unlock;
1421
1422         if (!cur) {
1423                 /* Is there capacity at our destination? */
1424                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1425                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1426                         goto unlock;
1427
1428                 goto balance;
1429         }
1430
1431         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1432         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1433                         dst_rq->nr_running == 1)
1434                 goto assign;
1435
1436         /*
1437          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1438          */
1439 balance:
1440         load = task_h_load(env->p);
1441         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1442         src_load = env->src_stats.load - load;
1443
1444         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1445                 /*
1446                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1447                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1448                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1449                  * so an actually idle CPU will win.
1450                  */
1451                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1452                         imp = moveimp - 1;
1453                         put_task_struct(cur);
1454                         cur = NULL;
1455                         goto assign;
1456                 }
1457         }
1458
1459         if (imp <= env->best_imp)
1460                 goto unlock;
1461
1462         if (cur) {
1463                 load = task_h_load(cur);
1464                 dst_load -= load;
1465                 src_load += load;
1466         }
1467
1468         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1469                 goto unlock;
1470
1471         /*
1472          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1473          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1474          */
1475         if (!cur)
1476                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1477                                                    env->dst_cpu);
1478
1479 assign:
1480         assigned = true;
1481         task_numa_assign(env, cur, imp);
1482 unlock:
1483         rcu_read_unlock();
1484         /*
1485          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1486          * finished.
1487          */
1488         if (cur && !assigned)
1489                 put_task_struct(cur);
1490 }
1491
1492 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1493                                 long taskimp, long groupimp)
1494 {
1495         int cpu;
1496
1497         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1498                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1499                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1500                         continue;
1501
1502                 env->dst_cpu = cpu;
1503                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1504         }
1505 }
1506
1507 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1508 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1509 {
1510         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1511         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1512
1513         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1514                 return false;
1515
1516         /*
1517          * Only consider a task move if the source has a higher load
1518          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1519          *
1520          *      src->load                dst->load
1521          * --------------------- vs ---------------------
1522          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1523          */
1524         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1525
1526             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1527                 return true;
1528
1529         return false;
1530 }
1531
1532 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1533 {
1534         struct task_numa_env env = {
1535                 .p = p,
1536
1537                 .src_cpu = task_cpu(p),
1538                 .src_nid = task_node(p),
1539
1540                 .imbalance_pct = 112,
1541
1542                 .best_task = NULL,
1543                 .best_imp = 0,
1544                 .best_cpu = -1
1545         };
1546         struct sched_domain *sd;
1547         unsigned long taskweight, groupweight;
1548         int nid, ret, dist;
1549         long taskimp, groupimp;
1550
1551         /*
1552          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1553          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1554          *
1555          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1556          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1557          * to satisfy here.
1558          */
1559         rcu_read_lock();
1560         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1561         if (sd)
1562                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1563         rcu_read_unlock();
1564
1565         /*
1566          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1567          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1568          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1569          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1570          */
1571         if (unlikely(!sd)) {
1572                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1573                 return -EINVAL;
1574         }
1575
1576         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1577         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1578         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1579         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1580         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1581         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1582         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1583         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1584
1585         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1586         if (numa_has_capacity(&env))
1587                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1588
1589         /*
1590          * Look at other nodes in these cases:
1591          * - there is no space available on the preferred_nid
1592          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1593          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1594          *   we need to check other locations.
1595          */
1596         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1597                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1598                 for_each_online_node(nid) {
1599                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1600                                 continue;
1601
1602                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1603                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1604                                                 dist != env.dist) {
1605                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1606                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1607                         }
1608
1609                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1610                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1611                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1612                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1613                                 continue;
1614
1615                         env.dist = dist;
1616                         env.dst_nid = nid;
1617                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1618                         if (numa_has_capacity(&env))
1619                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1620                 }
1621         }
1622
1623         /*
1624          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1625          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1626          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1627          * settle down.
1628          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1629          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1630          */
1631         if (p->numa_group) {
1632                 if (env.best_cpu == -1)
1633                         nid = env.src_nid;
1634                 else
1635                         nid = env.dst_nid;
1636
1637                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1638                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1639         }
1640
1641         /* No better CPU than the current one was found. */
1642         if (env.best_cpu == -1)
1643                 return -EAGAIN;
1644
1645         /*
1646          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1647          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1648          */
1649         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1650
1651         if (env.best_task == NULL) {
1652                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1653                 if (ret != 0)
1654                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1655                 return ret;
1656         }
1657
1658         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1659         if (ret != 0)
1660                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1661         put_task_struct(env.best_task);
1662         return ret;
1663 }
1664
1665 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1666 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1667 {
1668         unsigned long interval = HZ;
1669
1670         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1671         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1672                 return;
1673
1674         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1675         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1676         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1677
1678         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1679         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1680                 return;
1681
1682         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1683         task_numa_migrate(p);
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1688  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1689  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1690  * located.
1691  *
1692  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1693  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1694  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1695  * only removed when they drop below 3/16.
1696  */
1697 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1698 {
1699         unsigned long faults, max_faults = 0;
1700         int nid;
1701
1702         for_each_online_node(nid) {
1703                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1704                 if (faults > max_faults)
1705                         max_faults = faults;
1706         }
1707
1708         for_each_online_node(nid) {
1709                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1710                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1711                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1712                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1713                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1714                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1715         }
1716 }
1717
1718 /*
1719  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1720  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1721  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1722  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1723  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1724  */
1725 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1726 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1727
1728 /*
1729  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1730  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1731  * the page accesses are shared with other processes.
1732  * Otherwise, decrease the scan period.
1733  */
1734 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1735                         unsigned long shared, unsigned long private)
1736 {
1737         unsigned int period_slot;
1738         int ratio;
1739         int diff;
1740
1741         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1742         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1743
1744         /*
1745          * If there were no record hinting faults then either the task is
1746          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1747          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1748          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1749          * node is overloaded. In either case, scan slower
1750          */
1751         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1752                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1753                         p->numa_scan_period << 1);
1754
1755                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1756                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1757
1758                 return;
1759         }
1760
1761         /*
1762          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1763          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1764          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1765          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1766          */
1767         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1768         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1769         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1770                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1771                 if (!slot)
1772                         slot = 1;
1773                 diff = slot * period_slot;
1774         } else {
1775                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1776
1777                 /*
1778                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1779                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1780                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1781                  * speaking the intent is that there is little point
1782                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1783                  * simply bounce migrations uselessly
1784                  */
1785                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1786                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1787         }
1788
1789         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1790                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1791         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1792 }
1793
1794 /*
1795  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1796  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1797  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1798  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1799  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1800  */
1801 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1802 {
1803         u64 runtime, delta, now;
1804         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1805         now = p->se.exec_start;
1806         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1807
1808         if (p->last_task_numa_placement) {
1809                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1810                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1811         } else {
1812                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1813                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1814         }
1815
1816         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1817         p->last_task_numa_placement = now;
1818
1819         return delta;
1820 }
1821
1822 /*
1823  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1824  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1825  * otherwise workloads might not converge.
1826  */
1827 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1828 {
1829         nodemask_t nodes;
1830         int dist;
1831
1832         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1833         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1834                 return nid;
1835
1836         /*
1837          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1838          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1839          * both the node itself, and on nearby nodes.
1840          */
1841         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1842                 unsigned long score, max_score = 0;
1843                 int node, max_node = nid;
1844
1845                 dist = sched_max_numa_distance;
1846
1847                 for_each_online_node(node) {
1848                         score = group_weight(p, node, dist);
1849                         if (score > max_score) {
1850                                 max_score = score;
1851                                 max_node = node;
1852                         }
1853                 }
1854                 return max_node;
1855         }
1856
1857         /*
1858          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1859          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1860          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1861          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1862          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1863          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1864          * keep the complexity of the search down.
1865          */
1866         nodes = node_online_map;
1867         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1868                 unsigned long max_faults = 0;
1869                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1870                 int a, b;
1871
1872                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1873                 if (!find_numa_distance(dist))
1874                         continue;
1875
1876                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1877                         unsigned long faults = 0;
1878                         nodemask_t this_group;
1879                         nodes_clear(this_group);
1880
1881                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1882                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1883                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1884                                         faults += group_faults(p, b);
1885                                         node_set(b, this_group);
1886                                         node_clear(b, nodes);
1887                                 }
1888                         }
1889
1890                         /* Remember the top group. */
1891                         if (faults > max_faults) {
1892                                 max_faults = faults;
1893                                 max_group = this_group;
1894                                 /*
1895                                  * subtle: at the smallest distance there is
1896                                  * just one node left in each "group", the
1897                                  * winner is the preferred nid.
1898                                  */
1899                                 nid = a;
1900                         }
1901                 }
1902                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1903                 if (!max_faults)
1904                         break;
1905                 nodes = max_group;
1906         }
1907         return nid;
1908 }
1909
1910 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1911 {
1912         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1913         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1914         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1915         unsigned long total_faults;
1916         u64 runtime, period;
1917         spinlock_t *group_lock = NULL;
1918
1919         /*
1920          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1921          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1922          * that the field is read in a single access:
1923          */
1924         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1925         if (p->numa_scan_seq == seq)
1926                 return;
1927         p->numa_scan_seq = seq;
1928         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1929
1930         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1931                        p->numa_faults_locality[1];
1932         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1933
1934         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1935         if (p->numa_group) {
1936                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1937                 spin_lock_irq(group_lock);
1938         }
1939
1940         /* Find the node with the highest number of faults */
1941         for_each_online_node(nid) {
1942                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1943                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1944                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1945                 int priv;
1946
1947                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1948                         long diff, f_diff, f_weight;
1949
1950                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1951                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1952                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1953                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1954
1955                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1956                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1957                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1958                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1959
1960                         /*
1961                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1962                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1963                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1964                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1965                          * faults are less important.
1966                          */
1967                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1968                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1969                                    (total_faults + 1);
1970                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1971                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1972
1973                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1974                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1975                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1976                         p->total_numa_faults += diff;
1977                         if (p->numa_group) {
1978                                 /*
1979                                  * safe because we can only change our own group
1980                                  *
1981                                  * mem_idx represents the offset for a given
1982                                  * nid and priv in a specific region because it
1983                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1984                                  */
1985                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1986                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1987                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1988                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1989                         }
1990                 }
1991
1992                 if (faults > max_faults) {
1993                         max_faults = faults;
1994                         max_nid = nid;
1995                 }
1996
1997                 if (group_faults > max_group_faults) {
1998                         max_group_faults = group_faults;
1999                         max_group_nid = nid;
2000                 }
2001         }
2002
2003         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2004
2005         if (p->numa_group) {
2006                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
2007                 spin_unlock_irq(group_lock);
2008                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2009         }
2010
2011         if (max_faults) {
2012                 /* Set the new preferred node */
2013                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2014                         sched_setnuma(p, max_nid);
2015
2016                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2017                         numa_migrate_preferred(p);
2018         }
2019 }
2020
2021 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2022 {
2023         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2024 }
2025
2026 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2027 {
2028         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2029                 kfree_rcu(grp, rcu);
2030 }
2031
2032 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2033                         int *priv)
2034 {
2035         struct numa_group *grp, *my_grp;
2036         struct task_struct *tsk;
2037         bool join = false;
2038         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2039         int i;
2040
2041         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2042                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2043                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2044
2045                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2046                 if (!grp)
2047                         return;
2048
2049                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2050                 spin_lock_init(&grp->lock);
2051                 grp->gid = p->pid;
2052                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2053                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2054                                                 nr_node_ids;
2055
2056                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
2057
2058                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2059                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2060
2061                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2062
2063                 grp->nr_tasks++;
2064                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2065         }
2066
2067         rcu_read_lock();
2068         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2069
2070         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2071                 goto no_join;
2072
2073         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2074         if (!grp)
2075                 goto no_join;
2076
2077         my_grp = p->numa_group;
2078         if (grp == my_grp)
2079                 goto no_join;
2080
2081         /*
2082          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2083          * the other task will join us.
2084          */
2085         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2086                 goto no_join;
2087
2088         /*
2089          * Tie-break on the grp address.
2090          */
2091         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2092                 goto no_join;
2093
2094         /* Always join threads in the same process. */
2095         if (tsk->mm == current->mm)
2096                 join = true;
2097
2098         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2099         if (flags & TNF_SHARED)
2100                 join = true;
2101
2102         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2103         *priv = !join;
2104
2105         if (join && !get_numa_group(grp))
2106                 goto no_join;
2107
2108         rcu_read_unlock();
2109
2110         if (!join)
2111                 return;
2112
2113         BUG_ON(irqs_disabled());
2114         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2115
2116         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2117                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2118                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2119         }
2120         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2121         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2122
2123         my_grp->nr_tasks--;
2124         grp->nr_tasks++;
2125
2126         spin_unlock(&my_grp->lock);
2127         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2128
2129         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2130
2131         put_numa_group(my_grp);
2132         return;
2133
2134 no_join:
2135         rcu_read_unlock();
2136         return;
2137 }
2138
2139 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2140 {
2141         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2142         void *numa_faults = p->numa_faults;
2143         unsigned long flags;
2144         int i;
2145
2146         if (grp) {
2147                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2148                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2149                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2150                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2151
2152                 grp->nr_tasks--;
2153                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2154                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2155                 put_numa_group(grp);
2156         }
2157
2158         p->numa_faults = NULL;
2159         kfree(numa_faults);
2160 }
2161
2162 /*
2163  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2164  */
2165 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2166 {
2167         struct task_struct *p = current;
2168         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2169         int cpu_node = task_node(current);
2170         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2171         int priv;
2172
2173         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2174                 return;
2175
2176         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2177         if (!p->mm)
2178                 return;
2179
2180         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2181         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2182                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2183                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2184
2185                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2186                 if (!p->numa_faults)
2187                         return;
2188
2189                 p->total_numa_faults = 0;
2190                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2191         }
2192
2193         /*
2194          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2195          * to be private if the accessing pid has not changed
2196          */
2197         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2198                 priv = 1;
2199         } else {
2200                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2201                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2202                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2203         }
2204
2205         /*
2206          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2207          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2208          * actively using should be counted as local. This allows the
2209          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2210          */
2211         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2212                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2213                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2214                 local = 1;
2215
2216         task_numa_placement(p);
2217
2218         /*
2219          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2220          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2221          */
2222         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2223                 numa_migrate_preferred(p);
2224
2225         if (migrated)
2226                 p->numa_pages_migrated += pages;
2227         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2228                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2229
2230         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2231         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2232         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2233 }
2234
2235 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2236 {
2237         /*
2238          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2239          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2240          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2241          * much of an issue though, since this is just used for
2242          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2243          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2244          */
2245         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2246         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2247 }
2248
2249 /*
2250  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2251  * Triggered from task_tick_numa().
2252  */
2253 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2254 {
2255         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2256         struct task_struct *p = current;
2257         struct mm_struct *mm = p->mm;
2258         struct vm_area_struct *vma;
2259         unsigned long start, end;
2260         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2261         long pages, virtpages;
2262
2263         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2264
2265         work->next = work; /* protect against double add */
2266         /*
2267          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2268          *
2269          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2270          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2271          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2272          * work.
2273          */
2274         if (p->flags & PF_EXITING)
2275                 return;
2276
2277         if (!mm->numa_next_scan) {
2278                 mm->numa_next_scan = now +
2279                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2280         }
2281
2282         /*
2283          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2284          */
2285         migrate = mm->numa_next_scan;
2286         if (time_before(now, migrate))
2287                 return;
2288
2289         if (p->numa_scan_period == 0) {
2290                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2291                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2292         }
2293
2294         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2295         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2296                 return;
2297
2298         /*
2299          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2300          * the next time around.
2301          */
2302         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2303
2304         start = mm->numa_scan_offset;
2305         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2306         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2307         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2308         if (!pages)
2309                 return;
2310
2311
2312         down_read(&mm->mmap_sem);
2313         vma = find_vma(mm, start);
2314         if (!vma) {
2315                 reset_ptenuma_scan(p);
2316                 start = 0;
2317                 vma = mm->mmap;
2318         }
2319         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2320                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2321                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2322                         continue;
2323                 }
2324
2325                 /*
2326                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2327                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2328                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2329                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2330                  */
2331                 if (!vma->vm_mm ||
2332                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2333                         continue;
2334
2335                 /*
2336                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2337                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2338                  */
2339                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2340                         continue;
2341
2342                 do {
2343                         start = max(start, vma->vm_start);
2344                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2345                         end = min(end, vma->vm_end);
2346                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2347
2348                         /*
2349                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2350                          * hpages that have at least one present PTE that
2351                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2352                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2353                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2354                          * areas faster.
2355                          */
2356                         if (nr_pte_updates)
2357                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2358                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2359
2360                         start = end;
2361                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2362                                 goto out;
2363
2364                         cond_resched();
2365                 } while (end != vma->vm_end);
2366         }
2367
2368 out:
2369         /*
2370          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2371          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2372          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2373          * scanner to the start so check it now.
2374          */
2375         if (vma)
2376                 mm->numa_scan_offset = start;
2377         else
2378                 reset_ptenuma_scan(p);
2379         up_read(&mm->mmap_sem);
2380 }
2381
2382 /*
2383  * Drive the periodic memory faults..
2384  */
2385 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2386 {
2387         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2388         u64 period, now;
2389
2390         /*
2391          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2392          */
2393         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2394                 return;
2395
2396         /*
2397          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2398          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2399          * task needs to have done some actual work before we bother with
2400          * NUMA placement.
2401          */
2402         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2403         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2404
2405         if (now > curr->node_stamp + period) {
2406                 if (!curr->node_stamp)
2407                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2408                 curr->node_stamp += period;
2409
2410                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2411                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2412                         task_work_add(curr, work, true);
2413                 }
2414         }
2415 }
2416 #else
2417 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2418 {
2419 }
2420
2421 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2422 {
2423 }
2424
2425 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2426 {
2427 }
2428 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2429
2430 static void
2431 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2432 {
2433         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2434         if (!parent_entity(se))
2435                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2436 #ifdef CONFIG_SMP
2437         if (entity_is_task(se)) {
2438                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2439
2440                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2441                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2442         }
2443 #endif
2444         cfs_rq->nr_running++;
2445 }
2446
2447 static void
2448 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2449 {
2450         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2451         if (!parent_entity(se))
2452                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2453         if (entity_is_task(se)) {
2454                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2455                 list_del_init(&se->group_node);
2456         }
2457         cfs_rq->nr_running--;
2458 }
2459
2460 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2461 # ifdef CONFIG_SMP
2462 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2463 {
2464         long tg_weight;
2465
2466         /*
2467          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2468          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2469          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2470          */
2471         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2472         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2473         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2474
2475         return tg_weight;
2476 }
2477
2478 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2479 {
2480         long tg_weight, load, shares;
2481
2482         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2483         load = cfs_rq->load.weight;
2484
2485         shares = (tg->shares * load);
2486         if (tg_weight)
2487                 shares /= tg_weight;
2488
2489         if (shares < MIN_SHARES)
2490                 shares = MIN_SHARES;
2491         if (shares > tg->shares)
2492                 shares = tg->shares;
2493
2494         return shares;
2495 }
2496 # else /* CONFIG_SMP */
2497 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2498 {
2499         return tg->shares;
2500 }
2501 # endif /* CONFIG_SMP */
2502 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2503                             unsigned long weight)
2504 {
2505         if (se->on_rq) {
2506                 /* commit outstanding execution time */
2507                 if (cfs_rq->curr == se)
2508                         update_curr(cfs_rq);
2509                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2510         }
2511
2512         update_load_set(&se->load, weight);
2513
2514         if (se->on_rq)
2515                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2516 }
2517
2518 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2519
2520 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2521 {
2522         struct task_group *tg;
2523         struct sched_entity *se;
2524         long shares;
2525
2526         tg = cfs_rq->tg;
2527         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2528         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2529                 return;
2530 #ifndef CONFIG_SMP
2531         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2532                 return;
2533 #endif
2534         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2535
2536         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2537 }
2538 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2539 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2540 {
2541 }
2542 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2543
2544 #ifdef CONFIG_SMP
2545 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2546 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2547         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2548         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2549         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2550         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2551         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2552         0x85aac367, 0x82cd8698,
2553 };
2554
2555 /*
2556  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2557  * over-estimates when re-combining.
2558  */
2559 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2560             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2561          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2562         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2563 };
2564
2565 /*
2566  * Approximate:
2567  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2568  */
2569 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2570 {
2571         unsigned int local_n;
2572
2573         if (!n)
2574                 return val;
2575         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2576                 return 0;
2577
2578         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2579         local_n = n;
2580
2581         /*
2582          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2583          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2584          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2585          *
2586          * To achieve constant time decay_load.
2587          */
2588         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2589                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2590                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2591         }
2592
2593         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2594         return val;
2595 }
2596
2597 /*
2598  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2599  * average will be: \Sum 1024*y^n
2600  *
2601  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2602  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2603  */
2604 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2605 {
2606         u32 contrib = 0;
2607
2608         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2609                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2610         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2611                 return LOAD_AVG_MAX;
2612
2613         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2614         do {
2615                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2616                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2617
2618                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2619         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2620
2621         contrib = decay_load(contrib, n);
2622         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2623 }
2624
2625 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2626 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2627 #endif
2628
2629 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2630
2631 /*
2632  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2633  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2634  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2635  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2636  *
2637  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2638  *      p0            p1           p2
2639  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2640  *
2641  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2642  *
2643  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2644  * following representation of historical load:
2645  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2646  *
2647  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2648  *   y^32 = 0.5
2649  *
2650  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2651  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2652  * (u_0).
2653  *
2654  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2655  * sum again by y is sufficient to update:
2656  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2657  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2658  */
2659 static __always_inline int
2660 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2661                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2662 {
2663         u64 delta, scaled_delta, periods;
2664         u32 contrib;
2665         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2666         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2667
2668         delta = now - sa->last_update_time;
2669         /*
2670          * This should only happen when time goes backwards, which it
2671          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2672          */
2673         if ((s64)delta < 0) {
2674                 sa->last_update_time = now;
2675                 return 0;
2676         }
2677
2678         /*
2679          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2680          * approximation of 1us and fast to compute.
2681          */
2682         delta >>= 10;
2683         if (!delta)
2684                 return 0;
2685         sa->last_update_time = now;
2686
2687         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2688         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2689         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2690
2691         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2692         delta_w = sa->period_contrib;
2693         if (delta + delta_w >= 1024) {
2694                 decayed = 1;
2695
2696                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2697                 sa->period_contrib = 0;
2698
2699                 /*
2700                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2701                  * out how much from delta we need to complete the current
2702                  * period and accrue it.
2703                  */
2704                 delta_w = 1024 - delta_w;
2705                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2706                 if (weight) {
2707                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2708                         if (cfs_rq) {
2709                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2710                                                 weight * scaled_delta_w;
2711                         }
2712                 }
2713                 if (running)
2714                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2715
2716                 delta -= delta_w;
2717
2718                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2719                 periods = delta / 1024;
2720                 delta %= 1024;
2721
2722                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2723                 if (cfs_rq) {
2724                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2725                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2726                 }
2727                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2728
2729                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2730                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2731                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2732                 if (weight) {
2733                         sa->load_sum += weight * contrib;
2734                         if (cfs_rq)
2735                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2736                 }
2737                 if (running)
2738                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2739         }
2740
2741         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2742         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2743         if (weight) {
2744                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2745                 if (cfs_rq)
2746                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2747         }
2748         if (running)
2749                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2750
2751         sa->period_contrib += delta;
2752
2753         if (decayed) {
2754                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2755                 if (cfs_rq) {
2756                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2757                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2758                 }
2759                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2760         }
2761
2762         return decayed;
2763 }
2764
2765 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2766 /*
2767  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2768  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2769  */
2770 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2771 {
2772         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2773
2774         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2775                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2776                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2777         }
2778 }
2779
2780 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2781 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2782 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2783
2784 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2785 {
2786         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2787                 /*
2788                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2789                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2790                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2791                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2792                  * the next tick/schedule should update.
2793                  *
2794                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2795                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2796                  * number include things like RT tasks.
2797                  *
2798                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2799                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2800                  *
2801                  * See cpu_util().
2802                  */
2803                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
2804         }
2805 }
2806
2807 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2808
2809 /*
2810  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2811  *
2812  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2813  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2814  * values.
2815  */
2816 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2817         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2818         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2819         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2820         res = var - val;                                        \
2821         if (res > var)                                          \
2822                 res = 0;                                        \
2823         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2824 } while (0)
2825
2826 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2827 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq,
2828                                          bool update_freq)
2829 {
2830         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2831         int decayed, removed = 0, removed_util = 0;
2832
2833         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2834                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2835                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2836                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2837                 removed = 1;
2838         }
2839
2840         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2841                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2842                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2843                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2844                 removed_util = 1;
2845         }
2846
2847         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2848                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2849
2850 #ifndef CONFIG_64BIT
2851         smp_wmb();
2852         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2853 #endif
2854
2855         /* Trace CPU load, unless cfs_rq belongs to a non-root task_group */
2856         if (cfs_rq == &rq_of(cfs_rq)->cfs)
2857                 trace_sched_load_avg_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
2858
2859         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2860                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2861
2862         return decayed || removed;
2863 }
2864
2865 /* Update task and its cfs_rq load average */
2866 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2867 {
2868         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2869         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2870         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2871
2872         /*
2873          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2874          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2875          */
2876         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2877                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2878                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2879
2880         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2881                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2882
2883         if (entity_is_task(se))
2884                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2885 }
2886
2887 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2888 {
2889         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2890                 goto skip_aging;
2891
2892         /*
2893          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2894          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2895          */
2896         if (se->avg.last_update_time) {
2897                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2898                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2899
2900                 /*
2901                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2902                  * absent from the fair class for too long.
2903                  */
2904         }
2905
2906 skip_aging:
2907         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2908         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2909         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2910         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2911         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2912
2913         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2914 }
2915
2916 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2917 {
2918         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2919                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2920                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2921
2922         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2923         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2924         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2925         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2926
2927         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2928 }
2929
2930 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2931 static inline void
2932 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2933 {
2934         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2935         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2936         int migrated, decayed;
2937
2938         migrated = !sa->last_update_time;
2939         if (!migrated) {
2940                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2941                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2942                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2943         }
2944
2945         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
2946
2947         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2948         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2949
2950         if (migrated)
2951                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2952
2953         if (decayed || migrated)
2954                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2955 }
2956
2957 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2958 static inline void
2959 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2960 {
2961         update_load_avg(se, 1);
2962
2963         cfs_rq->runnable_load_avg =
2964                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2965         cfs_rq->runnable_load_sum =
2966                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2967 }
2968
2969 #ifndef CONFIG_64BIT
2970 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2971 {
2972         u64 last_update_time_copy;
2973         u64 last_update_time;
2974
2975         do {
2976                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2977                 smp_rmb();
2978                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2979         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2980
2981         return last_update_time;
2982 }
2983 #else
2984 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2985 {
2986         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2987 }
2988 #endif
2989
2990 /*
2991  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
2992  * the previous rq.
2993  */
2994 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2995 {
2996         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2997         u64 last_update_time;
2998
2999         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3000         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3001 }
3002
3003 /*
3004  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3005  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3006  */
3007 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3008 {
3009         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3010
3011         /*
3012          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3013          * from its (source) cfs_rq
3014          */
3015         if (se->avg.last_update_time == 0)
3016                 return;
3017
3018         sync_entity_load_avg(se);
3019         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3020         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3021 }
3022
3023 /*
3024  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
3025  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
3026  * be the only way to update the runnable statistic.
3027  */
3028 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
3029 {
3030 }
3031
3032 /*
3033  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
3034  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
3035  * be the only way to update the runnable statistic.
3036  */
3037 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
3038 {
3039 }
3040
3041 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3042 {
3043         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3044 }
3045
3046 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3047 {
3048         return cfs_rq->avg.load_avg;
3049 }
3050
3051 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3052
3053 #else /* CONFIG_SMP */
3054
3055 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
3056 {
3057         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3058 }
3059
3060 static inline void
3061 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3062 static inline void
3063 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3064 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3065
3066 static inline void
3067 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3068 static inline void
3069 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3070
3071 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3072 {
3073         return 0;
3074 }
3075
3076 #endif /* CONFIG_SMP */
3077
3078 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3079 {
3080 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3081         struct task_struct *tsk = NULL;
3082
3083         if (entity_is_task(se))
3084                 tsk = task_of(se);
3085
3086         if (se->statistics.sleep_start) {
3087                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3088
3089                 if ((s64)delta < 0)
3090                         delta = 0;
3091
3092                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3093                         se->statistics.sleep_max = delta;
3094
3095                 se->statistics.sleep_start = 0;
3096                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3097
3098                 if (tsk) {
3099                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3100                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3101                 }
3102         }
3103         if (se->statistics.block_start) {
3104                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3105
3106                 if ((s64)delta < 0)
3107                         delta = 0;
3108
3109                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3110                         se->statistics.block_max = delta;
3111
3112                 se->statistics.block_start = 0;
3113                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3114
3115                 if (tsk) {
3116                         if (tsk->in_iowait) {
3117                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3118                                 se->statistics.iowait_count++;
3119                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3120                         }
3121
3122                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3123                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
3124
3125                         /*
3126                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3127                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3128                          * amount of time that the task spent sleeping:
3129                          */
3130                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3131                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3132                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3133                                                 delta >> 20);
3134                         }
3135                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3136                 }
3137         }
3138 #endif
3139 }
3140
3141 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3142 {
3143 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3144         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3145
3146         if (d < 0)
3147                 d = -d;
3148
3149         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3150                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3151 #endif
3152 }
3153
3154 static void
3155 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3156 {
3157         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3158
3159         /*
3160          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3161          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3162          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3163          * stays open at the end.
3164          */
3165         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3166                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3167
3168         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3169         if (!initial) {
3170                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3171
3172                 /*
3173                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3174                  * for a gentler effect of sleepers:
3175                  */
3176                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3177                         thresh >>= 1;
3178
3179                 vruntime -= thresh;
3180         }
3181
3182         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3183         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3184 }
3185
3186 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3187
3188 static void
3189 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3190 {
3191         /*
3192          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3193          * through calling update_curr().
3194          */
3195         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3196                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3197
3198         /*
3199          * Update run-time statistics of the 'current'.
3200          */
3201         update_curr(cfs_rq);
3202         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3203         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3204         update_cfs_shares(cfs_rq);
3205
3206         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3207                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3208                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3209         }
3210
3211         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3212         check_spread(cfs_rq, se);
3213         if (se != cfs_rq->curr)
3214                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3215         se->on_rq = 1;
3216
3217         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3218                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3219                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3220         }
3221 }
3222
3223 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3224 {
3225         for_each_sched_entity(se) {
3226                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3227                 if (cfs_rq->last != se)
3228                         break;
3229
3230                 cfs_rq->last = NULL;
3231         }
3232 }
3233
3234 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3235 {
3236         for_each_sched_entity(se) {
3237                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3238                 if (cfs_rq->next != se)
3239                         break;
3240
3241                 cfs_rq->next = NULL;
3242         }
3243 }
3244
3245 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3246 {
3247         for_each_sched_entity(se) {
3248                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3249                 if (cfs_rq->skip != se)
3250                         break;
3251
3252                 cfs_rq->skip = NULL;
3253         }
3254 }
3255
3256 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3257 {
3258         if (cfs_rq->last == se)
3259                 __clear_buddies_last(se);
3260
3261         if (cfs_rq->next == se)
3262                 __clear_buddies_next(se);
3263
3264         if (cfs_rq->skip == se)
3265                 __clear_buddies_skip(se);
3266 }
3267
3268 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3269
3270 static void
3271 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3272 {
3273         /*
3274          * Update run-time statistics of the 'current'.
3275          */
3276         update_curr(cfs_rq);
3277         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3278
3279         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3280         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3281 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3282                 if (entity_is_task(se)) {
3283                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3284
3285                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3286                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3287                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3288                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3289                 }
3290 #endif
3291         }
3292
3293         clear_buddies(cfs_rq, se);
3294
3295         if (se != cfs_rq->curr)
3296                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3297         se->on_rq = 0;
3298         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3299
3300         /*
3301          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3302          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3303          * movement in our normalized position.
3304          */
3305         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3306                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3307
3308         /* return excess runtime on last dequeue */
3309         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3310
3311         update_min_vruntime(cfs_rq);
3312         update_cfs_shares(cfs_rq);
3313 }
3314
3315 /*
3316  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3317  */
3318 static void
3319 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3320 {
3321         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3322         struct sched_entity *se;
3323         s64 delta;
3324
3325         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3326         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3327         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3328                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3329                 /*
3330                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3331                  * re-elected due to buddy favours.
3332                  */
3333                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3334                 return;
3335         }
3336
3337         /*
3338          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3339          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3340          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3341          */
3342         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3343                 return;
3344
3345         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3346         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3347
3348         if (delta < 0)
3349                 return;
3350
3351         if (delta > ideal_runtime)
3352                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3353 }
3354
3355 static void
3356 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3357 {
3358         /* 'current' is not kept within the tree. */
3359         if (se->on_rq) {
3360                 /*
3361                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3362                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3363                  * runqueue.
3364                  */
3365                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3366                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3367                 update_load_avg(se, 1);
3368         }
3369
3370         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3371         cfs_rq->curr = se;
3372 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3373         /*
3374          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3375          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3376          * when there are only lesser-weight tasks around):
3377          */
3378         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3379                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3380                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3381         }
3382 #endif
3383         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3384 }
3385
3386 static int
3387 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3388
3389 /*
3390  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3391  * 1) keep things fair between processes/task groups
3392  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3393  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3394  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3395  */
3396 static struct sched_entity *
3397 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3398 {
3399         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3400         struct sched_entity *se;
3401
3402         /*
3403          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3404          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3405          */
3406         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3407                 left = curr;
3408
3409         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3410
3411         /*
3412          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3413          * be done without getting too unfair.
3414          */
3415         if (cfs_rq->skip == se) {
3416                 struct sched_entity *second;
3417
3418                 if (se == curr) {
3419                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3420                 } else {
3421                         second = __pick_next_entity(se);
3422                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3423                                 second = curr;
3424                 }
3425
3426                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3427                         se = second;
3428         }
3429
3430         /*
3431          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3432          */
3433         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3434                 se = cfs_rq->last;
3435
3436         /*
3437          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3438          */
3439         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3440                 se = cfs_rq->next;
3441
3442         clear_buddies(cfs_rq, se);
3443
3444         return se;
3445 }
3446
3447 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3448
3449 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3450 {
3451         /*
3452          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3453          * was not called and update_curr() has to be done:
3454          */
3455         if (prev->on_rq)
3456                 update_curr(cfs_rq);
3457
3458         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3459         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3460
3461         check_spread(cfs_rq, prev);
3462         if (prev->on_rq) {
3463                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3464                 /* Put 'current' back into the tree. */
3465                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3466                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3467                 update_load_avg(prev, 0);
3468         }
3469         cfs_rq->curr = NULL;
3470 }
3471
3472 static void
3473 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3474 {
3475         /*
3476          * Update run-time statistics of the 'current'.
3477          */
3478         update_curr(cfs_rq);
3479
3480         /*
3481          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3482          */
3483         update_load_avg(curr, 1);
3484         update_cfs_shares(cfs_rq);
3485
3486 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3487         /*
3488          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3489          * validating it and just reschedule.
3490          */
3491         if (queued) {
3492                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3493                 return;
3494         }
3495         /*
3496          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3497          */
3498         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3499                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3500                 return;
3501 #endif
3502
3503         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3504                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3505 }
3506
3507
3508 /**************************************************
3509  * CFS bandwidth control machinery
3510  */
3511
3512 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3513
3514 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3515 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3516
3517 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3518 {
3519         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3520 }
3521
3522 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3523 {
3524         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3525 }
3526
3527 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3528 {
3529         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3530 }
3531 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3532 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3533 {
3534         return true;
3535 }
3536
3537 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3538 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3539 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3540
3541 /*
3542  * default period for cfs group bandwidth.
3543  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3544  */
3545 static inline u64 default_cfs_period(void)
3546 {
3547         return 100000000ULL;
3548 }
3549
3550 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3551 {
3552         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3553 }
3554
3555 /*
3556  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3557  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3558  * additional synchronization around rq->lock.
3559  *
3560  * requires cfs_b->lock
3561  */
3562 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3563 {
3564         u64 now;
3565
3566         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3567                 return;
3568
3569         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3570         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3571         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3572 }
3573
3574 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3575 {
3576         return &tg->cfs_bandwidth;
3577 }
3578
3579 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3580 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3581 {
3582         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3583                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3584
3585         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3586 }
3587
3588 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3589 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3590 {
3591         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3592         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3593         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3594
3595         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3596         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3597
3598         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3599         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3600                 amount = min_amount;
3601         else {
3602                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3603
3604                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3605                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3606                         cfs_b->runtime -= amount;
3607                         cfs_b->idle = 0;
3608                 }
3609         }
3610         expires = cfs_b->runtime_expires;
3611         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3612
3613         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3614         /*
3615          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3616          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3617          * issued.
3618          */
3619         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3620                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3621
3622         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3623 }
3624
3625 /*
3626  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3627  * fact that rq->clock snapshots this value.
3628  */
3629 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3630 {
3631         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3632
3633         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3634         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3635                 return;
3636
3637         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3638                 return;
3639
3640         /*
3641          * If the local deadline has passed we have to consider the
3642          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3643          * has not truly expired.
3644          *
3645          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3646          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3647          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3648          * exact equality, so a partial write will still work.
3649          */
3650
3651         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3652                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3653                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3654         } else {
3655                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3656                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3657         }
3658 }
3659
3660 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3661 {
3662         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3663         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3664         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3665
3666         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3667                 return;
3668
3669         /*
3670          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3671          * hierarchy can be throttled
3672          */
3673         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3674                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3675 }
3676
3677 static __always_inline
3678 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3679 {
3680         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3681                 return;
3682
3683         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3684 }
3685
3686 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3687 {
3688         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3689 }
3690
3691 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3692 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3693 {
3694         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3695 }
3696
3697 /*
3698  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3699  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3700  * load-balance operations.
3701  */
3702 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3703                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3704 {
3705         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3706
3707         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3708         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3709
3710         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3711                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3712 }
3713
3714 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3715 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3716 {
3717         struct rq *rq = data;
3718         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3719
3720         cfs_rq->throttle_count--;
3721 #ifdef CONFIG_SMP
3722         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3723                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3724                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3725                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3726         }
3727 #endif
3728
3729         return 0;
3730 }
3731
3732 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3733 {
3734         struct rq *rq = data;
3735         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3736
3737         /* group is entering throttled state, stop time */
3738         if (!cfs_rq->throttle_count)
3739                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3740         cfs_rq->throttle_count++;
3741
3742         return 0;
3743 }
3744
3745 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3746 {
3747         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3748         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3749         struct sched_entity *se;
3750         long task_delta, dequeue = 1;
3751         bool empty;
3752
3753         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3754
3755         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3756         rcu_read_lock();
3757         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3758         rcu_read_unlock();
3759
3760         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3761         for_each_sched_entity(se) {
3762                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3763                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3764                 if (!se->on_rq)
3765                         break;
3766
3767                 if (dequeue)
3768                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3769                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3770
3771                 if (qcfs_rq->load.weight)
3772                         dequeue = 0;
3773         }
3774
3775         if (!se)
3776                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3777
3778         cfs_rq->throttled = 1;
3779         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3780         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3781         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3782
3783         /*
3784          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3785          * distribute_cfs_runtime will not see us
3786          */
3787         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3788
3789         /*
3790          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3791          * timer is running.
3792          */
3793         if (empty)
3794                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3795
3796         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3797 }
3798
3799 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3800 {
3801         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3802         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3803         struct sched_entity *se;
3804         int enqueue = 1;
3805         long task_delta;
3806
3807         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3808
3809         cfs_rq->throttled = 0;
3810
3811         update_rq_clock(rq);
3812
3813         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3814         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3815         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3816         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3817
3818         /* update hierarchical throttle state */
3819         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3820
3821         if (!cfs_rq->load.weight)
3822                 return;
3823
3824         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3825         for_each_sched_entity(se) {
3826                 if (se->on_rq)
3827                         enqueue = 0;
3828
3829                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3830                 if (enqueue)
3831                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3832                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3833
3834                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3835                         break;
3836         }
3837
3838         if (!se)
3839                 add_nr_running(rq, task_delta);
3840
3841         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3842         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3843                 resched_curr(rq);
3844 }
3845
3846 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3847                 u64 remaining, u64 expires)
3848 {
3849         struct cfs_rq *cfs_rq;
3850         u64 runtime;
3851         u64 starting_runtime = remaining;
3852
3853         rcu_read_lock();
3854         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3855                                 throttled_list) {
3856                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3857
3858                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3859                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3860                         goto next;
3861
3862                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3863                 if (runtime > remaining)
3864                         runtime = remaining;
3865                 remaining -= runtime;
3866
3867                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3868                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3869
3870                 /* we check whether we're throttled above */
3871                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3872                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3873
3874 next:
3875                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3876
3877                 if (!remaining)
3878                         break;
3879         }
3880         rcu_read_unlock();
3881
3882         return starting_runtime - remaining;
3883 }
3884
3885 /*
3886  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3887  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3888  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3889  * used to track this state.
3890  */
3891 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3892 {
3893         u64 runtime, runtime_expires;
3894         int throttled;
3895
3896         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3897         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3898                 goto out_deactivate;
3899
3900         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3901         cfs_b->nr_periods += overrun;
3902
3903         /*
3904          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3905          * we're going inactive then everything else can be deferred
3906          */
3907         if (cfs_b->idle && !throttled)
3908                 goto out_deactivate;
3909
3910         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3911
3912         if (!throttled) {
3913                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3914                 cfs_b->idle = 1;
3915                 return 0;
3916         }
3917
3918         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3919         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3920
3921         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3922
3923         /*
3924          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3925          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3926          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3927          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3928          * only by limited amounts in that extreme case.
3929          */
3930         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3931                 runtime = cfs_b->runtime;
3932                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3933                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3934                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3935                                                  runtime_expires);
3936                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3937
3938                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3939
3940                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3941         }
3942
3943         /*
3944          * While we are ensured activity in the period following an
3945          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3946          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3947          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3948          */
3949         cfs_b->idle = 0;
3950
3951         return 0;
3952
3953 out_deactivate:
3954         return 1;
3955 }
3956
3957 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3958 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3959 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3960 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3961 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3962 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3963
3964 /*
3965  * Are we near the end of the current quota period?
3966  *
3967  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3968  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3969  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3970  */
3971 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3972 {
3973         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3974         u64 remaining;
3975
3976         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3977         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3978                 return 1;
3979
3980         /* is a quota refresh about to occur? */
3981         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3982         if (remaining < min_expire)
3983                 return 1;
3984
3985         return 0;
3986 }
3987
3988 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3989 {
3990         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3991
3992         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3993         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3994                 return;
3995
3996         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3997                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3998                         HRTIMER_MODE_REL);
3999 }
4000
4001 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4002 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4003 {
4004         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4005         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4006
4007         if (slack_runtime <= 0)
4008                 return;
4009
4010         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4011         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4012             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4013                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4014
4015                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4016                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4017                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4018                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4019         }
4020         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4021
4022         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4023         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4024 }
4025
4026 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4027 {
4028         if (!cfs_bandwidth_used())
4029                 return;
4030
4031         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4032                 return;
4033
4034         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4035 }
4036
4037 /*
4038  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4039  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4040  */
4041 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4042 {
4043         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4044         u64 expires;
4045
4046         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4047         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4048         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4049                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4050                 return;
4051         }
4052
4053         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4054                 runtime = cfs_b->runtime;
4055
4056         expires = cfs_b->runtime_expires;
4057         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4058
4059         if (!runtime)
4060                 return;
4061
4062         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4063
4064         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4065         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4066                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4067         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4068 }
4069
4070 /*
4071  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4072  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4073  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4074  */
4075 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4076 {
4077         if (!cfs_bandwidth_used())
4078                 return;
4079
4080         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4081         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4082                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4083                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4084                 struct task_group *tg;
4085
4086                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4087
4088                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4089                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4090                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4091                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4092                                 break;
4093                 }
4094                 if (tg) {
4095                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4096                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4097                 }
4098         }
4099
4100         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4101         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4102                 return;
4103
4104         /* ensure the group is not already throttled */
4105         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4106                 return;
4107
4108         /* update runtime allocation */
4109         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4110         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4111                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4112 }
4113
4114 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4115 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4116 {
4117         if (!cfs_bandwidth_used())
4118                 return false;
4119
4120         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4121                 return false;
4122
4123         /*
4124          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4125          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4126          */
4127         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4128                 return true;
4129
4130         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4131         return true;
4132 }
4133
4134 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4135 {
4136         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4137                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4138
4139         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4140
4141         return HRTIMER_NORESTART;
4142 }
4143
4144 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4145 {
4146         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4147                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4148         int overrun;
4149         int idle = 0;
4150
4151         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4152         for (;;) {
4153                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4154                 if (!overrun)
4155                         break;
4156
4157                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4158         }
4159         if (idle)
4160                 cfs_b->period_active = 0;
4161         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4162
4163         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4164 }
4165
4166 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4167 {
4168         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4169         cfs_b->runtime = 0;
4170         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4171         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4172
4173         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4174         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4175         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4176         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4177         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4178 }
4179
4180 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4181 {
4182         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4183         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4184 }
4185
4186 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4187 {
4188         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4189
4190         if (!cfs_b->period_active) {
4191                 cfs_b->period_active = 1;
4192                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4193                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4194         }
4195 }
4196
4197 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4198 {
4199         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4200         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4201                 return;
4202
4203         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4204         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4205 }
4206
4207 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4208 {
4209         struct cfs_rq *cfs_rq;
4210
4211         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4212                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4213
4214                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4215                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4216                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4217         }
4218 }
4219
4220 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4221 {
4222         struct cfs_rq *cfs_rq;
4223
4224         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4225                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4226                         continue;
4227
4228                 /*
4229                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4230                  * there's some valid quota amount
4231                  */
4232                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4233                 /*
4234                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4235                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4236                  */
4237                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4238
4239                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4240                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4241         }
4242 }
4243
4244 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4245 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4246 {
4247         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4248 }
4249
4250 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4251 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4252 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4253 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4254
4255 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4256 {
4257         return 0;
4258 }
4259
4260 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4261 {
4262         return 0;
4263 }
4264
4265 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4266                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4267 {
4268         return 0;
4269 }
4270
4271 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4272
4273 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4274 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4275 #endif
4276
4277 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4278 {
4279         return NULL;
4280 }
4281 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4282 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4283 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4284
4285 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4286
4287 /**************************************************
4288  * CFS operations on tasks:
4289  */
4290
4291 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4292 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4293 {
4294         struct sched_entity *se = &p->se;
4295         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4296
4297         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4298
4299         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4300                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4301                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4302                 s64 delta = slice - ran;
4303
4304                 if (delta < 0) {
4305                         if (rq->curr == p)
4306                                 resched_curr(rq);
4307                         return;
4308                 }
4309                 hrtick_start(rq, delta);
4310         }
4311 }
4312
4313 /*
4314  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4315  * current task is from our class and nr_running is low enough
4316  * to matter.
4317  */
4318 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4319 {
4320         struct task_struct *curr = rq->curr;
4321
4322         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4323                 return;
4324
4325         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4326                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4327 }
4328 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4329 static inline void
4330 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4331 {
4332 }
4333
4334 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4335 {
4336 }
4337 #endif
4338
4339 #ifdef CONFIG_SMP
4340 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4341 unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4342 #else
4343 #define boosted_cpu_util(cpu) cpu_util(cpu)
4344 #endif
4345
4346 #ifdef CONFIG_SMP
4347 static void update_capacity_of(int cpu)
4348 {
4349         unsigned long req_cap;
4350
4351         if (!sched_freq())
4352                 return;
4353
4354         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4355         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4356         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4357         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4358 }
4359 #endif
4360
4361 /*
4362  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4363  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4364  * then put the task into the rbtree:
4365  */
4366 static void
4367 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4368 {
4369         struct cfs_rq *cfs_rq;
4370         struct sched_entity *se = &p->se;
4371 #ifdef CONFIG_SMP
4372         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4373         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4374 #endif
4375
4376         /*
4377          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4378          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4379          * passed.
4380          */
4381         if (p->in_iowait)
4382                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4383
4384         for_each_sched_entity(se) {
4385                 if (se->on_rq)
4386                         break;
4387                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4388                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4389
4390                 /*
4391                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4392                  *
4393                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4394                  * post the final h_nr_running increment below.
4395                 */
4396                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4397                         break;
4398                 cfs_rq->h_nr_running++;
4399                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4400
4401                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4402         }
4403
4404         for_each_sched_entity(se) {
4405                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4406                 cfs_rq->h_nr_running++;
4407                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4408
4409                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4410                         break;
4411
4412                 update_load_avg(se, 1);
4413                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4414         }
4415
4416         if (!se)
4417                 add_nr_running(rq, 1);
4418
4419 #ifdef CONFIG_SMP
4420
4421         /*
4422          * Update SchedTune accounting.
4423          *
4424          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4425          * boost value of the current task is accounted for in the
4426          * selection of the OPP.
4427          *
4428          * We do it also in the case where we enqueue a throttled task;
4429          * we could argue that a throttled task should not boost a CPU,
4430          * however:
4431          * a) properly implementing CPU boosting considering throttled
4432          *    tasks will increase a lot the complexity of the solution
4433          * b) it's not easy to quantify the benefits introduced by
4434          *    such a more complex solution.
4435          * Thus, for the time being we go for the simple solution and boost
4436          * also for throttled RQs.
4437          */
4438         schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4439
4440         if (!se) {
4441                 walt_inc_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4442                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4443                     cpu_overutilized(rq->cpu)) {
4444                         rq->rd->overutilized = true;
4445                         trace_sched_overutilized(true);
4446                 }
4447
4448                 /*
4449                  * We want to potentially trigger a freq switch
4450                  * request only for tasks that are waking up; this is
4451                  * because we get here also during load balancing, but
4452                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4453                  * request after load balancing is done.
4454                  */
4455                 if (task_new || task_wakeup)
4456                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4457         }
4458
4459 #endif /* CONFIG_SMP */
4460         hrtick_update(rq);
4461 }
4462
4463 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4464
4465 /*
4466  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4467  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4468  * update the fair scheduling stats:
4469  */
4470 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4471 {
4472         struct cfs_rq *cfs_rq;
4473         struct sched_entity *se = &p->se;
4474         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4475
4476         for_each_sched_entity(se) {
4477                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4478                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4479
4480                 /*
4481                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4482                  *
4483                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4484                  * post the final h_nr_running decrement below.
4485                 */
4486                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4487                         break;
4488                 cfs_rq->h_nr_running--;
4489                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4490
4491                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4492                 if (cfs_rq->load.weight) {
4493                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4494                         se = parent_entity(se);
4495                         /*
4496                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4497                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4498                          */
4499                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4500                                 set_next_buddy(se);
4501                         break;
4502                 }
4503                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4504         }
4505
4506         for_each_sched_entity(se) {
4507                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4508                 cfs_rq->h_nr_running--;
4509                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4510
4511                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4512                         break;
4513
4514                 update_load_avg(se, 1);
4515                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4516         }
4517
4518         if (!se)
4519                 sub_nr_running(rq, 1);
4520
4521 #ifdef CONFIG_SMP
4522
4523         /*
4524          * Update SchedTune accounting
4525          *
4526          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4527          * boost value of the current task is accounted for in the
4528          * selection of the OPP.
4529          */
4530         schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4531
4532         if (!se) {
4533                 walt_dec_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4534
4535                 /*
4536                  * We want to potentially trigger a freq switch
4537                  * request only for tasks that are going to sleep;
4538                  * this is because we get here also during load
4539                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4540                  * trigger as single request after load balancing is
4541                  * done.
4542                  */
4543                 if (task_sleep) {
4544                         if (rq->cfs.nr_running)
4545                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4546                         else if (sched_freq())
4547                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4548                 }
4549         }
4550
4551 #endif /* CONFIG_SMP */
4552
4553         hrtick_update(rq);
4554 }
4555
4556 #ifdef CONFIG_SMP
4557
4558 /*
4559  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4560  */
4561
4562 /*
4563  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4564  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4565  *
4566  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4567  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4568  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4569  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4570  *
4571  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4572  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4573  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4574  *
4575  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4576  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4577  * particular idx is approximated to be zero.
4578  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4579  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4580  * based on 128 point scale.
4581  * Example:
4582  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4583  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4584  *
4585  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4586  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4587  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4588  */
4589 #define DEGRADE_SHIFT           7
4590 static const unsigned char
4591                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4592 static const unsigned char
4593                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4594                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4595                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4596                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4597                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4598                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4599
4600 /*
4601  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4602  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4603  * adding any new load.
4604  */
4605 static unsigned long
4606 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4607 {
4608         int j = 0;
4609
4610         if (!missed_updates)
4611                 return load;
4612
4613         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4614                 return 0;
4615
4616         if (idx == 1)
4617                 return load >> missed_updates;
4618
4619         while (missed_updates) {
4620                 if (missed_updates % 2)
4621                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4622
4623                 missed_updates >>= 1;
4624                 j++;
4625         }
4626         return load;
4627 }
4628
4629 /*
4630  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4631  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4632  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4633  */
4634 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4635                               unsigned long pending_updates)
4636 {
4637         int i, scale;
4638
4639         this_rq->nr_load_updates++;
4640
4641         /* Update our load: */
4642         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4643         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4644                 unsigned long old_load, new_load;
4645
4646                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4647
4648                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4649                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4650                 new_load = this_load;
4651                 /*
4652                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4653                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4654                  * example.
4655                  */
4656                 if (new_load > old_load)
4657                         new_load += scale - 1;
4658
4659                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4660         }
4661
4662         sched_avg_update(this_rq);
4663 }
4664
4665 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4666 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4667 {
4668         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4669 }
4670
4671 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4672 /*
4673  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4674  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4675  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4676  *
4677  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4678  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4679  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4680  * (tick_nohz_idle_exit).
4681  *
4682  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4683  */
4684
4685 /*
4686  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4687  * idle balance.
4688  */
4689 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4690 {
4691         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4692         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4693         unsigned long pending_updates;
4694
4695         /*
4696          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4697          */
4698         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4699                 return;
4700
4701         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4702         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4703
4704         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4705 }
4706
4707 /*
4708  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4709  */
4710 void update_cpu_load_nohz(void)
4711 {
4712         struct rq *this_rq = this_rq();
4713         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4714         unsigned long pending_updates;
4715
4716         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4717                 return;
4718
4719         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4720         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4721         if (pending_updates) {
4722                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4723                 /*
4724                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4725                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4726                  */
4727                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4728         }
4729         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4730 }
4731 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4732
4733 /*
4734  * Called from scheduler_tick()
4735  */
4736 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4737 {
4738         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4739         /*
4740          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4741          */
4742         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4743         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4744 }
4745
4746 /*
4747  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4748  * according to the scheduling class and "nice" value.
4749  *
4750  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4751  * balance conservatively.
4752  */
4753 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4754 {
4755         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4756         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4757
4758         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4759                 return total;
4760
4761         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4762 }
4763
4764 /*
4765  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4766  * according to the scheduling class and "nice" value.
4767  */
4768 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4769 {
4770         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4771         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4772
4773         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4774                 return total;
4775
4776         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4777 }
4778
4779
4780 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4781 {
4782         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4783         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4784         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4785
4786         if (nr_running)
4787                 return load_avg / nr_running;
4788
4789         return 0;
4790 }
4791
4792 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4793 {
4794         /*
4795          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4796          * about the boundary, really active task won't care
4797          * about the loss.
4798          */
4799         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4800                 current->wakee_flips >>= 1;
4801                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4802         }
4803
4804         if (current->last_wakee != p) {
4805                 current->last_wakee = p;
4806                 current->wakee_flips++;
4807         }
4808 }
4809
4810 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4811 {
4812         struct sched_entity *se = &p->se;
4813         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4814         u64 min_vruntime;
4815
4816 #ifndef CONFIG_64BIT
4817         u64 min_vruntime_copy;
4818
4819         do {
4820                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4821                 smp_rmb();
4822                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4823         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4824 #else
4825         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4826 #endif
4827
4828         se->vruntime -= min_vruntime;
4829         record_wakee(p);
4830 }
4831
4832 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4833 /*
4834  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4835  *
4836  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4837  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4838  * can calculate the shift in shares.
4839  *
4840  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4841  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4842  * total group weight.
4843  *
4844  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4845  * distribution (s_i) using:
4846  *
4847  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4848  *
4849  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4850  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4851  * shares distribution (s_i):
4852  *
4853  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4854  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4855  *
4856  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4857  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4858  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4859  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4860  *
4861  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4862  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4863  *
4864  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4865  *
4866  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4867  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4868  * weight and shares distributions like:
4869  *
4870  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4871  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4872  *
4873  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4874  *
4875  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4876  *
4877  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4878  *
4879  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4880  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4881  * 4/7) times the weight of the group.
4882  */
4883 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4884 {
4885         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4886
4887         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4888                 return wl;
4889
4890         for_each_sched_entity(se) {
4891                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4892                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4893
4894                 tg = cfs_rq->tg;
4895
4896                 /*
4897                  * W = @wg + \Sum rw_j
4898                  */
4899                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4900
4901                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4902                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4903                 W += w;
4904
4905                 /*
4906                  * w = rw_i + @wl
4907                  */
4908                 w += wl;
4909
4910                 /*
4911                  * wl = S * s'_i; see (2)
4912                  */
4913                 if (W > 0 && w < W)
4914                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4915                 else
4916                         wl = tg->shares;
4917
4918                 /*
4919                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4920                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4921                  * calc_cfs_shares().
4922                  */
4923                 if (wl < MIN_SHARES)
4924                         wl = MIN_SHARES;
4925
4926                 /*
4927                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4928                  */
4929                 wl -= se->avg.load_avg;
4930
4931                 /*
4932                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4933                  * the final effective load change on the root group. Since
4934                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4935                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4936                  * resulting from this level per the above.
4937                  */
4938                 wg = 0;
4939         }
4940
4941         return wl;
4942 }
4943 #else
4944
4945 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4946 {
4947         return wl;
4948 }
4949
4950 #endif
4951
4952 /*
4953  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4954  * cpu and freq scaling.
4955  */
4956 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4957 {
4958         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4959                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4960                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4961 }
4962
4963 static inline bool energy_aware(void)
4964 {
4965         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4966 }
4967
4968 struct energy_env {
4969         struct sched_group      *sg_top;
4970         struct sched_group      *sg_cap;
4971         int                     cap_idx;
4972         int                     util_delta;
4973         int                     src_cpu;
4974         int                     dst_cpu;
4975         int                     energy;
4976         int                     payoff;
4977         struct task_struct      *task;
4978         struct {
4979                 int before;
4980                 int after;
4981                 int delta;
4982                 int diff;
4983         } nrg;
4984         struct {
4985                 int before;
4986                 int after;
4987                 int delta;
4988         } cap;
4989 };
4990
4991 /*
4992  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4993  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4994  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4995  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4996  *
4997  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4998  *
4999  * the normalized util can be found using the specific capacity.
5000  *
5001  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
5002  *
5003  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
5004  */
5005 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
5006 {
5007         int util = __cpu_util(cpu, delta);
5008
5009         if (util >= capacity)
5010                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5011
5012         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
5013 }
5014
5015 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
5016 {
5017         if (cpu == eenv->src_cpu)
5018                 return -eenv->util_delta;
5019         if (cpu == eenv->dst_cpu)
5020                 return eenv->util_delta;
5021         return 0;
5022 }
5023
5024 static
5025 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
5026 {
5027         int i, delta;
5028         unsigned long max_util = 0;
5029
5030         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
5031                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
5032                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
5033         }
5034
5035         return max_util;
5036 }
5037
5038 /*
5039  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
5040  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
5041  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
5042  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
5043  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
5044  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
5045  * estimate (more busy).
5046  */
5047 static unsigned
5048 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
5049 {
5050         int i, delta;
5051         unsigned long util_sum = 0;
5052         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
5053
5054         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5055                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
5056                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
5057         }
5058
5059         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
5060                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5061         return util_sum;
5062 }
5063
5064 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
5065         const struct sched_group_energy * const sge)
5066 {
5067         int idx;
5068         unsigned long util = group_max_util(eenv);
5069
5070         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
5071                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
5072                         break;
5073         }
5074
5075         eenv->cap_idx = idx;
5076
5077         return idx;
5078 }
5079
5080 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
5081 {
5082         int i, state = INT_MAX;
5083
5084         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
5085         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
5086                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
5087
5088         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
5089         state++;
5090
5091         return state;
5092 }
5093
5094 /*
5095  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
5096  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
5097  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
5098  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
5099  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
5100  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
5101  * This can probably be done in a faster but more complex way.
5102  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
5103  */
5104 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
5105 {
5106         struct sched_domain *sd;
5107         int cpu, total_energy = 0;
5108         struct cpumask visit_cpus;
5109         struct sched_group *sg;
5110
5111         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
5112
5113         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
5114
5115         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
5116                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
5117
5118                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
5119
5120                 /*
5121                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
5122                  * sched_group?
5123                  */
5124                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
5125
5126                 if (!sd)
5127                         /*
5128                          * We most probably raced with hotplug; returning a
5129                          * wrong energy estimation is better than entering an
5130                          * infinite loop.
5131                          */
5132                         return -EINVAL;
5133
5134                 if (sd->parent)
5135                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
5136
5137                 for_each_domain(cpu, sd) {
5138                         sg = sd->groups;
5139
5140                         /* Has this sched_domain already been visited? */
5141                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
5142                                 break;
5143
5144                         do {
5145                                 unsigned long group_util;
5146                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
5147                                 int cap_idx, idle_idx;
5148
5149                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
5150                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
5151                                 else
5152                                         eenv->sg_cap = sg;
5153
5154                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
5155
5156                                 if (sg->group_weight == 1) {
5157                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
5158                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
5159                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5160                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5161                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
5162                                         }
5163                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
5164                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
5165                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5166                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5167                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
5168                                         }
5169                                 }
5170
5171                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
5172                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
5173                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
5174                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5175                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
5176                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
5177                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5178
5179                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
5180
5181                                 if (!sd->child)
5182                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
5183
5184                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
5185                                         goto next_cpu;
5186
5187                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5188                 }
5189 next_cpu:
5190                 cpumask_clear_cpu(cpu, &visit_cpus);
5191                 continue;
5192         }
5193
5194         eenv->energy = total_energy;
5195         return 0;
5196 }
5197
5198 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
5199 {
5200         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
5201 }
5202
5203 /*
5204  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5205  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5206  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5207  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5208  * both are specified, the utilization is migrated.
5209  */
5210 static inline int __energy_diff(struct energy_env *eenv)
5211 {
5212         struct sched_domain *sd;
5213         struct sched_group *sg;
5214         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5215         int diff, margin;
5216
5217         struct energy_env eenv_before = {
5218                 .util_delta     = 0,
5219                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5220                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5221                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5222                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5223         };
5224
5225         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5226                 return 0;
5227
5228         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5229         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5230
5231         if (!sd)
5232                 return 0; /* Error */
5233
5234         sg = sd->groups;
5235
5236         do {
5237                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5238                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5239
5240                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5241                                 return 0; /* Invalid result abort */
5242                         energy_before += eenv_before.energy;
5243
5244                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5245                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5246                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5247
5248                         if (sched_group_energy(eenv))
5249                                 return 0; /* Invalid result abort */
5250                         energy_after += eenv->energy;
5251                 }
5252         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5253
5254         eenv->nrg.before = energy_before;
5255         eenv->nrg.after = energy_after;
5256         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5257         eenv->payoff = 0;
5258
5259         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5260                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5261                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5262                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5263                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5264
5265         /*
5266          * Dead-zone margin preventing too many migrations.
5267          */
5268
5269         margin = eenv->nrg.before >> 6; /* ~1.56% */
5270
5271         diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5272
5273         eenv->nrg.diff = (abs(diff) < margin) ? 0 : eenv->nrg.diff;
5274
5275         return eenv->nrg.diff;
5276 }
5277
5278 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5279
5280 struct target_nrg schedtune_target_nrg;
5281
5282 /*
5283  * System energy normalization
5284  * Returns the normalized value, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE],
5285  * corresponding to the specified energy variation.
5286  */
5287 static inline int
5288 normalize_energy(int energy_diff)
5289 {
5290         u32 normalized_nrg;
5291 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
5292         int max_delta;
5293
5294         /* Check for boundaries */
5295         max_delta  = schedtune_target_nrg.max_power;
5296         max_delta -= schedtune_target_nrg.min_power;
5297         WARN_ON(abs(energy_diff) >= max_delta);
5298 #endif
5299
5300         /* Do scaling using positive numbers to increase the range */
5301         normalized_nrg = (energy_diff < 0) ? -energy_diff : energy_diff;
5302
5303         /* Scale by energy magnitude */
5304         normalized_nrg <<= SCHED_LOAD_SHIFT;
5305
5306         /* Normalize on max energy for target platform */
5307         normalized_nrg = reciprocal_divide(
5308                         normalized_nrg, schedtune_target_nrg.rdiv);
5309
5310         return (energy_diff < 0) ? -normalized_nrg : normalized_nrg;
5311 }
5312
5313 static inline int
5314 energy_diff(struct energy_env *eenv)
5315 {
5316         int boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
5317         int nrg_delta;
5318
5319         /* Conpute "absolute" energy diff */
5320         __energy_diff(eenv);
5321
5322         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
5323         if (boost == 0)
5324                 return eenv->nrg.diff;
5325
5326         /* Compute normalized energy diff */
5327         nrg_delta = normalize_energy(eenv->nrg.diff);
5328         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
5329
5330         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
5331                         eenv->nrg.delta,
5332                         eenv->cap.delta,
5333                         eenv->task);
5334
5335         /*
5336          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
5337          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
5338          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5339          * function return a negative value each time the evaluation return a
5340          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5341          * a scheduling decision
5342          */
5343         return -eenv->payoff;
5344 }
5345 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5346 #define energy_diff(eenv) __energy_diff(eenv)
5347 #endif
5348
5349 /*
5350  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5351  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5352  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5353  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5354  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5355  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5356  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5357  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5358  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5359  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5360  */
5361 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5362 {
5363         unsigned int master = current->wakee_flips;
5364         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5365         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5366
5367         if (master < slave)
5368                 swap(master, slave);
5369         if (slave < factor || master < slave * factor)
5370                 return 0;
5371         return 1;
5372 }
5373
5374 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5375                        int prev_cpu, int sync)
5376 {
5377         s64 this_load, load;
5378         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5379         int idx, this_cpu;
5380         struct task_group *tg;
5381         unsigned long weight;
5382         int balanced;
5383
5384         idx       = sd->wake_idx;
5385         this_cpu  = smp_processor_id();
5386         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5387         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5388
5389         /*
5390          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5391          * effect of the currently running task from the load
5392          * of the current CPU:
5393          */
5394         if (sync) {
5395                 tg = task_group(current);
5396                 weight = current->se.avg.load_avg;
5397
5398                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5399                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5400         }
5401
5402         tg = task_group(p);
5403         weight = p->se.avg.load_avg;
5404
5405         /*
5406          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5407          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5408          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5409          * about that, so that's good too.
5410          *
5411          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5412          * task to be woken on this_cpu.
5413          */
5414         this_eff_load = 100;
5415         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5416
5417         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5418         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5419
5420         if (this_load > 0) {
5421                 this_eff_load *= this_load +
5422                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5423
5424                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5425         }
5426
5427         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5428
5429         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5430
5431         if (!balanced)
5432                 return 0;
5433
5434         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5435         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5436
5437         return 1;
5438 }
5439
5440 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5441 {
5442 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5443         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_task_util) {
5444                 unsigned long demand = p->ravg.demand;
5445                 return (demand << 10) / walt_ravg_window;
5446         }
5447 #endif
5448         return p->se.avg.util_avg;
5449 }
5450
5451 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5452
5453 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5454 {
5455         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5456
5457         util += boosted_task_util(p);
5458
5459         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5460 }
5461
5462 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5463 {
5464         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5465         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5466
5467         if (capacity == max_capacity)
5468                 return true;
5469
5470         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5471                 return true;
5472
5473         return __task_fits(p, cpu, 0);
5474 }
5475
5476 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5477 {
5478         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5479 }
5480
5481 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5482
5483 static long
5484 schedtune_margin(unsigned long signal, long boost)
5485 {
5486         long long margin = 0;
5487
5488         /*
5489          * Signal proportional compensation (SPC)
5490          *
5491          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5492          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5493          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S), if B is positive
5494          *   M = B * S, if B is negative
5495          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5496          */
5497         if (boost >= 0) {
5498                 margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5499                 margin *= boost;
5500         } else
5501                 margin = -signal * boost;
5502         /*
5503          * Fast integer division by constant:
5504          *  Constant   :                 (C) = 100
5505          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5506          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5507          *
5508          * Thus:
5509          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5510          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5511          *
5512          *
5513          */
5514         margin  *= 1311;
5515         margin >>= 17;
5516
5517         if (boost < 0)
5518                 margin *= -1;
5519         return margin;
5520 }
5521
5522 static inline int
5523 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5524 {
5525         int boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5526
5527         if (boost == 0)
5528                 return 0;
5529
5530         return schedtune_margin(util, boost);
5531 }
5532
5533 static inline long
5534 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5535 {
5536         int boost = schedtune_task_boost(task);
5537         unsigned long util;
5538         long margin;
5539
5540         if (boost == 0)
5541                 return 0;
5542
5543         util = task_util(task);
5544         margin = schedtune_margin(util, boost);
5545
5546         return margin;
5547 }
5548
5549 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5550
5551 static inline int
5552 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5553 {
5554         return 0;
5555 }
5556
5557 static inline int
5558 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5559 {
5560         return 0;
5561 }
5562
5563 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5564
5565 unsigned long
5566 boosted_cpu_util(int cpu)
5567 {
5568         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5569         long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5570
5571         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5572
5573         return util + margin;
5574 }
5575
5576 static inline unsigned long
5577 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5578 {
5579         unsigned long util = task_util(task);
5580         long margin = schedtune_task_margin(task);
5581
5582         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5583
5584         return util + margin;
5585 }
5586
5587 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5588
5589 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5590 {
5591         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5592 }
5593
5594 /*
5595  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5596  * domain.
5597  */
5598 static struct sched_group *
5599 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5600                   int this_cpu, int sd_flag)
5601 {
5602         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5603         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5604         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5605         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5606         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5607         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5608
5609         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5610                 load_idx = sd->wake_idx;
5611
5612         do {
5613                 unsigned long load, avg_load, spare_cap, max_spare_cap;
5614                 int local_group;
5615                 int i;
5616
5617                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5618                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5619                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5620                         continue;
5621
5622                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5623                                                sched_group_cpus(group));
5624
5625                 /*
5626                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5627                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5628                  */
5629                 avg_load = 0;
5630                 max_spare_cap = 0;
5631
5632                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5633                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5634                         if (local_group)
5635                                 load = source_load(i, load_idx);
5636                         else
5637                                 load = target_load(i, load_idx);
5638
5639                         avg_load += load;
5640
5641                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5642
5643                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5644                                 max_spare_cap = spare_cap;
5645                 }
5646
5647                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5648                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5649
5650                 if (local_group) {
5651                         this_load = avg_load;
5652                         this_spare = max_spare_cap;
5653                 } else {
5654                         if (avg_load < min_load) {
5655                                 min_load = avg_load;
5656                                 idlest = group;
5657                         }
5658
5659                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5660                                 most_spare = max_spare_cap;
5661                                 most_spare_sg = group;
5662                         }
5663                 }
5664         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5665
5666         /*
5667          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5668          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5669          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5670          * so we allow for some task stuffing by using
5671          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5672          */
5673         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5674             imbalance*this_spare > 100*most_spare)
5675                 return NULL;
5676         else if (most_spare > task_util(p) / 2)
5677                 return most_spare_sg;
5678
5679         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5680                 return NULL;
5681         return idlest;
5682 }
5683
5684 /*
5685  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5686  */
5687 static int
5688 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5689 {
5690         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5691         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5692         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5693         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5694         int shallowest_idle_cpu = -1;
5695         int i;
5696
5697         /* Check if we have any choice: */
5698         if (group->group_weight == 1)
5699                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5700
5701         /* Traverse only the allowed CPUs */
5702         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5703                 if (idle_cpu(i)) {
5704                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5705                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5706                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5707                                 /*
5708                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5709                                  * has the smallest exit latency irrespective
5710                                  * of any idle timestamp.
5711                                  */
5712                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5713                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5714                                 shallowest_idle_cpu = i;
5715                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5716                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5717                                 /*
5718                                  * If equal or no active idle state, then
5719                                  * the most recently idled CPU might have
5720                                  * a warmer cache.
5721                                  */
5722                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5723                                 shallowest_idle_cpu = i;
5724                         }
5725                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5726                         load = weighted_cpuload(i);
5727                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5728                                 min_load = load;
5729                                 least_loaded_cpu = i;
5730                         }
5731                 }
5732         }
5733
5734         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5735 }
5736
5737 /*
5738  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5739  */
5740 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5741 {
5742         struct sched_domain *sd;
5743         struct sched_group *sg;
5744         int best_idle_cpu = -1;
5745         int best_idle_cstate = INT_MAX;
5746         unsigned long best_idle_capacity = ULONG_MAX;
5747
5748         if (!sysctl_sched_cstate_aware) {
5749                 if (idle_cpu(target))
5750                         return target;
5751
5752                 /*
5753                  * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5754                  */
5755                 if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5756                         return prev;
5757         }
5758
5759         /*
5760          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5761          */
5762         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5763         for_each_lower_domain(sd) {
5764                 sg = sd->groups;
5765                 do {
5766                         int i;
5767                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5768                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5769                                 goto next;
5770
5771                         if (sysctl_sched_cstate_aware) {
5772                                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
5773                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
5774                                         unsigned long new_usage = boosted_task_util(p);
5775                                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
5776
5777                                         if (new_usage > capacity_orig || !idle_cpu(i))
5778                                                 goto next;
5779
5780                                         if (i == target && new_usage <= capacity_curr_of(target))
5781                                                 return target;
5782
5783                                         if (idle_idx < best_idle_cstate &&
5784                                             capacity_orig <= best_idle_capacity) {
5785                                                 best_idle_cpu = i;
5786                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
5787                                                 best_idle_capacity = capacity_orig;
5788                                         }
5789                                 }
5790                         } else {
5791                                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5792                                         if (i == target || !idle_cpu(i))
5793                                                 goto next;
5794                                 }
5795
5796                                 target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5797                                         tsk_cpus_allowed(p));
5798                                 goto done;
5799                         }
5800 next:
5801                         sg = sg->next;
5802                 } while (sg != sd->groups);
5803         }
5804
5805         if (best_idle_cpu >= 0)
5806                 target = best_idle_cpu;
5807
5808 done:
5809         return target;
5810 }
5811
5812 static int start_cpu(bool boosted)
5813 {
5814         struct root_domain *rd = cpu_rq(smp_processor_id())->rd;
5815
5816         RCU_LOCKDEP_WARN(rcu_read_lock_sched_held(),
5817                            "sched RCU must be held");
5818
5819         return boosted ? rd->max_cap_orig_cpu : rd->min_cap_orig_cpu;
5820 }
5821
5822 static inline int find_best_target(struct task_struct *p, bool boosted, bool prefer_idle)
5823 {
5824         int target_cpu = -1;
5825         unsigned long target_util = prefer_idle ? ULONG_MAX : 0;
5826         unsigned long backup_capacity = ULONG_MAX;
5827         int best_idle_cpu = -1;
5828         int best_idle_cstate = INT_MAX;
5829         int backup_cpu = -1;
5830         unsigned long min_util = boosted_task_util(p);
5831         struct sched_domain *sd;
5832         struct sched_group *sg;
5833         int cpu = start_cpu(boosted);
5834
5835         if (cpu < 0)
5836                 return target_cpu;
5837
5838         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, cpu));
5839
5840         if (!sd)
5841                 return target_cpu;
5842
5843         sg = sd->groups;
5844
5845         do {
5846                 int i;
5847
5848                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
5849                         unsigned long cur_capacity, new_util;
5850
5851                         if (!cpu_online(i))
5852                                 continue;
5853
5854                         /*
5855                          * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5856                          * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5857                          * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5858                          */
5859                         new_util = cpu_util(i) + task_util(p);
5860
5861                         /*
5862                          * Ensure minimum capacity to grant the required boost.
5863                          * The target CPU can be already at a capacity level higher
5864                          * than the one required to boost the task.
5865                          */
5866                         new_util = max(min_util, new_util);
5867
5868                         if (new_util > capacity_orig_of(i))
5869                                 continue;
5870
5871 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5872                         if (walt_cpu_high_irqload(i))
5873                                 continue;
5874 #endif
5875
5876                         /*
5877                          * Unconditionally favoring tasks that prefer idle cpus to
5878                          * improve latency.
5879                          */
5880                         if (idle_cpu(i) && prefer_idle)
5881                                 return i;
5882
5883                         cur_capacity = capacity_curr_of(i);
5884
5885                         if (new_util < cur_capacity) {
5886                                 if (cpu_rq(i)->nr_running) {
5887                                         /*
5888                                          * Find a target cpu with the lowest/highest
5889                                          * utilization if prefer_idle/!prefer_idle.
5890                                          */
5891                                         if ((prefer_idle && target_util > new_util) ||
5892                                             (!prefer_idle && target_util < new_util)) {
5893                                                 target_util = new_util;
5894                                                 target_cpu = i;
5895                                         }
5896                                 } else if (!prefer_idle) {
5897                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(cpu_rq(i));
5898
5899                                         if (best_idle_cpu < 0 ||
5900                                                 (sysctl_sched_cstate_aware &&
5901                                                         best_idle_cstate > idle_idx)) {
5902                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
5903                                                 best_idle_cpu = i;
5904                                         }
5905                                 }
5906                         } else if (backup_capacity > cur_capacity) {
5907                                 /* Find a backup cpu with least capacity. */
5908                                 backup_capacity = cur_capacity;
5909                                 backup_cpu = i;
5910                         }
5911                 }
5912         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5913
5914         if (target_cpu < 0)
5915                 target_cpu = best_idle_cpu >= 0 ? best_idle_cpu : backup_cpu;
5916
5917         return target_cpu;
5918 }
5919
5920 /*
5921  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5922  * the waking task p removed.
5923  */
5924 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5925 {
5926         unsigned long util, capacity;
5927
5928         /* Task has no contribution or is new */
5929         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5930                 return cpu_util(cpu);
5931
5932         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5933         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5934
5935         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5936 }
5937
5938 /*
5939  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5940  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5941  *
5942  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5943  * BALANCE_WAKE sort things out.
5944  */
5945 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5946 {
5947         long min_cap, max_cap;
5948
5949         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5950         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5951
5952         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5953         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5954                 return 0;
5955
5956         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5957         sync_entity_load_avg(&p->se);
5958
5959         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5960 }
5961
5962 static int select_energy_cpu_brute(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sync)
5963 {
5964         struct sched_domain *sd;
5965         int target_cpu = prev_cpu, tmp_target;
5966         bool boosted, prefer_idle;
5967
5968         if (sysctl_sched_sync_hint_enable && sync) {
5969                 int cpu = smp_processor_id();
5970
5971                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5972                         return cpu;
5973         }
5974
5975         rcu_read_lock();
5976 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5977         boosted = schedtune_task_boost(p) > 0;
5978         prefer_idle = schedtune_prefer_idle(p) > 0;
5979 #else
5980         boosted = get_sysctl_sched_cfs_boost() > 0;
5981         prefer_idle = 0;
5982 #endif
5983
5984         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, prev_cpu));
5985         /* Find a cpu with sufficient capacity */
5986         tmp_target = find_best_target(p, boosted, prefer_idle);
5987
5988         if (!sd)
5989                 goto unlock;
5990         if (tmp_target >= 0) {
5991                 target_cpu = tmp_target;
5992                 if ((boosted || prefer_idle) && idle_cpu(target_cpu))
5993                         goto unlock;
5994         }
5995
5996         if (target_cpu != prev_cpu) {
5997                 struct energy_env eenv = {
5998                         .util_delta     = task_util(p),
5999                         .src_cpu        = prev_cpu,
6000                         .dst_cpu        = target_cpu,
6001                         .task           = p,
6002                 };
6003
6004                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
6005                 if (cpu_overutilized(prev_cpu))
6006                         goto unlock;
6007
6008                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
6009                         target_cpu = prev_cpu;
6010         }
6011
6012 unlock:
6013         rcu_read_unlock();
6014         return target_cpu;
6015 }
6016
6017 /*
6018  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
6019  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
6020  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
6021  *
6022  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
6023  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
6024  *
6025  * Returns the target cpu number.
6026  *
6027  * preempt must be disabled.
6028  */
6029 static int
6030 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
6031 {
6032         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
6033         int cpu = smp_processor_id();
6034         int new_cpu = prev_cpu;
6035         int want_affine = 0;
6036         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
6037
6038         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
6039                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
6040                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
6041
6042         if (energy_aware() && !(cpu_rq(prev_cpu)->rd->overutilized))
6043                 return select_energy_cpu_brute(p, prev_cpu, sync);
6044
6045         rcu_read_lock();
6046         for_each_domain(cpu, tmp) {
6047                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6048                         break;
6049
6050                 /*
6051                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
6052                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
6053                  */
6054                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
6055                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
6056                         affine_sd = tmp;
6057                         break;
6058                 }
6059
6060                 if (tmp->flags & sd_flag)
6061                         sd = tmp;
6062                 else if (!want_affine)
6063                         break;
6064         }
6065
6066         if (affine_sd) {
6067                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
6068                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
6069                         new_cpu = cpu;
6070         }
6071
6072         if (!sd) {
6073                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
6074                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
6075
6076         } else while (sd) {
6077                 struct sched_group *group;
6078                 int weight;
6079
6080                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6081                         sd = sd->child;
6082                         continue;
6083                 }
6084
6085                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6086                 if (!group) {
6087                         sd = sd->child;
6088                         continue;
6089                 }
6090
6091                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6092                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6093                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6094                         sd = sd->child;
6095                         continue;
6096                 }
6097
6098                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6099                 cpu = new_cpu;
6100                 weight = sd->span_weight;
6101                 sd = NULL;
6102                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6103                         if (weight <= tmp->span_weight)
6104                                 break;
6105                         if (tmp->flags & sd_flag)
6106                                 sd = tmp;
6107                 }
6108                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6109         }
6110         rcu_read_unlock();
6111
6112         return new_cpu;
6113 }
6114
6115 /*
6116  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6117  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6118  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
6119  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
6120  */
6121 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6122 {
6123         /*
6124          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6125          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6126          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6127          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6128          * load sounds not bad.
6129          */
6130         remove_entity_load_avg(&p->se);
6131
6132         /* Tell new CPU we are migrated */
6133         p->se.avg.last_update_time = 0;
6134
6135         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6136         p->se.exec_start = 0;
6137 }
6138
6139 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6140 {
6141         remove_entity_load_avg(&p->se);
6142 }
6143 #else
6144 #define task_fits_max(p, cpu) true
6145 #endif /* CONFIG_SMP */
6146
6147 static unsigned long
6148 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6149 {
6150         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6151
6152         /*
6153          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6154          * to virtual-time in his units.
6155          *
6156          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6157          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6158          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6159          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6160          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6161          *
6162          * This is especially important for buddies when the leftmost
6163          * task is higher priority than the buddy.
6164          */
6165         return calc_delta_fair(gran, se);
6166 }
6167
6168 /*
6169  * Should 'se' preempt 'curr'.
6170  *
6171  *             |s1
6172  *        |s2
6173  *   |s3
6174  *         g
6175  *      |<--->|c
6176  *
6177  *  w(c, s1) = -1
6178  *  w(c, s2) =  0
6179  *  w(c, s3) =  1
6180  *
6181  */
6182 static int
6183 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6184 {
6185         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6186
6187         if (vdiff <= 0)
6188                 return -1;
6189
6190         gran = wakeup_gran(curr, se);
6191         if (vdiff > gran)
6192                 return 1;
6193
6194         return 0;
6195 }
6196
6197 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6198 {
6199         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6200                 return;
6201
6202         for_each_sched_entity(se)
6203                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6204 }
6205
6206 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6207 {
6208         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6209                 return;
6210
6211         for_each_sched_entity(se)
6212                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6213 }
6214
6215 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6216 {
6217         for_each_sched_entity(se)
6218                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6219 }
6220
6221 /*
6222  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6223  */
6224 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6225 {
6226         struct task_struct *curr = rq->curr;
6227         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6228         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6229         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6230         int next_buddy_marked = 0;
6231
6232         if (unlikely(se == pse))
6233                 return;
6234
6235         /*
6236          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6237          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6238          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6239          * next-buddy nomination below.
6240          */
6241         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6242                 return;
6243
6244         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6245                 set_next_buddy(pse);
6246                 next_buddy_marked = 1;
6247         }
6248
6249         /*
6250          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6251          * wake up path.
6252          *
6253          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6254          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6255          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6256          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6257          * below.
6258          */
6259         if (test_tsk_need_resched(curr))
6260                 return;
6261
6262         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6263         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6264             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6265                 goto preempt;
6266
6267         /*
6268          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6269          * is driven by the tick):
6270          */
6271         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6272                 return;
6273
6274         find_matching_se(&se, &pse);
6275         update_curr(cfs_rq_of(se));
6276         BUG_ON(!pse);
6277         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6278                 /*
6279                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6280                  * triggering this preemption.
6281                  */
6282                 if (!next_buddy_marked)
6283                         set_next_buddy(pse);
6284                 goto preempt;
6285         }
6286
6287         return;
6288
6289 preempt:
6290         resched_curr(rq);
6291         /*
6292          * Only set the backward buddy when the current task is still
6293          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6294          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6295          * point, either of which can * drop the rq lock.
6296          *
6297          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6298          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6299          */
6300         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6301                 return;
6302
6303         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6304                 set_last_buddy(se);
6305 }
6306
6307 static struct task_struct *
6308 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6309 {
6310         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6311         struct sched_entity *se;
6312         struct task_struct *p;
6313         int new_tasks;
6314
6315 again:
6316 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6317         if (!cfs_rq->nr_running)
6318                 goto idle;
6319
6320         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6321                 goto simple;
6322
6323         /*
6324          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6325          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6326          *
6327          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6328          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6329          */
6330
6331         do {
6332                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6333
6334                 /*
6335                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6336                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6337                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6338                  * forget we've ever seen it.
6339                  */
6340                 if (curr) {
6341                         if (curr->on_rq)
6342                                 update_curr(cfs_rq);
6343                         else
6344                                 curr = NULL;
6345
6346                         /*
6347                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6348                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6349                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6350                          * be correct.
6351                          */
6352                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6353                                 goto simple;
6354                 }
6355
6356                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6357                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6358         } while (cfs_rq);
6359
6360         p = task_of(se);
6361
6362         /*
6363          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6364          * is a different task than we started out with, try and touch the
6365          * least amount of cfs_rqs.
6366          */
6367         if (prev != p) {
6368                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6369
6370                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6371                         int se_depth = se->depth;
6372                         int pse_depth = pse->depth;
6373
6374                         if (se_depth <= pse_depth) {
6375                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6376                                 pse = parent_entity(pse);
6377                         }
6378                         if (se_depth >= pse_depth) {
6379                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6380                                 se = parent_entity(se);
6381                         }
6382                 }
6383
6384                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6385                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6386         }
6387
6388         if (hrtick_enabled(rq))
6389                 hrtick_start_fair(rq, p);
6390
6391         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6392
6393         return p;
6394 simple:
6395         cfs_rq = &rq->cfs;
6396 #endif
6397
6398         if (!cfs_rq->nr_running)
6399                 goto idle;
6400
6401         put_prev_task(rq, prev);
6402
6403         do {
6404                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6405                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6406                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6407         } while (cfs_rq);
6408
6409         p = task_of(se);
6410
6411         if (hrtick_enabled(rq))
6412                 hrtick_start_fair(rq, p);
6413
6414         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6415
6416         return p;
6417
6418 idle:
6419         rq->misfit_task = 0;
6420         /*
6421          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6422          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6423          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6424          * re-start the picking loop.
6425          */
6426         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
6427         new_tasks = idle_balance(rq);
6428         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
6429         /*
6430          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6431          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6432          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6433          */
6434         if (new_tasks < 0)
6435                 return RETRY_TASK;
6436
6437         if (new_tasks > 0)
6438                 goto again;
6439
6440         return NULL;
6441 }
6442
6443 /*
6444  * Account for a descheduled task:
6445  */
6446 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6447 {
6448         struct sched_entity *se = &prev->se;
6449         struct cfs_rq *cfs_rq;
6450
6451         for_each_sched_entity(se) {
6452                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6453                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6454         }
6455 }
6456
6457 /*
6458  * sched_yield() is very simple
6459  *
6460  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6461  */
6462 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6463 {
6464         struct task_struct *curr = rq->curr;
6465         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6466         struct sched_entity *se = &curr->se;
6467
6468         /*
6469          * Are we the only task in the tree?
6470          */
6471         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6472                 return;
6473
6474         clear_buddies(cfs_rq, se);
6475
6476         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6477                 update_rq_clock(rq);
6478                 /*
6479                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6480                  */
6481                 update_curr(cfs_rq);
6482                 /*
6483                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6484                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6485                  * and double the fastpath cost.
6486                  */
6487                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6488         }
6489
6490         set_skip_buddy(se);
6491 }
6492
6493 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6494 {
6495         struct sched_entity *se = &p->se;
6496
6497         /* throttled hierarchies are not runnable */
6498         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6499                 return false;
6500
6501         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6502         set_next_buddy(se);
6503
6504         yield_task_fair(rq);
6505
6506         return true;
6507 }
6508
6509 #ifdef CONFIG_SMP
6510 /**************************************************
6511  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6512  *
6513  * BASICS
6514  *
6515  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6516  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6517  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6518  *
6519  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6520  *
6521  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6522  * W_i,0 is defined as:
6523  *
6524  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6525  *
6526  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6527  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6528  *
6529  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6530  * weight:
6531  *
6532  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6533  *
6534  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6535  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6536  * can also include other factors [XXX].
6537  *
6538  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6539  * directly from (1):
6540  *
6541  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6542  *
6543  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6544  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6545  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6546  *
6547  * [XXX expand on:
6548  *     - infeasible weights;
6549  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6550  *
6551  *
6552  * SCHED DOMAINS
6553  *
6554  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6555  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6556  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6557  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6558  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6559  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6560  * the groups.
6561  *
6562  * This yields:
6563  *
6564  *     log_2 n     1     n
6565  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6566  *     i = 0      2^i   2^i
6567  *                               `- size of each group
6568  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6569  *         |         `- freq
6570  *         `- sum over all levels
6571  *
6572  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6573  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6574  *
6575  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6576  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6577  *
6578  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6579  *
6580  *             log_2 n     
6581  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6582  *             k = 0
6583  *
6584  * And you'll find that:
6585  *
6586  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6587  *
6588  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6589  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6590  * of:
6591  *
6592  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6593  *
6594  *
6595  * WORK CONSERVING
6596  *
6597  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6598  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6599  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6600  *
6601  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6602  * time.
6603  *
6604  * [XXX more?]
6605  *
6606  *
6607  * CGROUPS
6608  *
6609  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6610  *
6611  *                                s_k,i
6612  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6613  *                                 S_k
6614  *
6615  * Where
6616  *
6617  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6618  *
6619  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6620  *
6621  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6622  * property.
6623  *
6624  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6625  *      rewrite all of this once again.]
6626  */ 
6627
6628 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6629
6630 enum fbq_type { regular, remote, all };
6631
6632 enum group_type {
6633         group_other = 0,
6634         group_misfit_task,
6635         group_imbalanced,
6636         group_overloaded,
6637 };
6638
6639 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6640 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6641 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6642 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6643
6644 struct lb_env {
6645         struct sched_domain     *sd;
6646
6647         struct rq               *src_rq;
6648         int                     src_cpu;
6649
6650         int                     dst_cpu;
6651         struct rq               *dst_rq;
6652
6653         struct cpumask          *dst_grpmask;
6654         int                     new_dst_cpu;
6655         enum cpu_idle_type      idle;
6656         long                    imbalance;
6657         unsigned int            src_grp_nr_running;
6658         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6659         struct cpumask          *cpus;
6660
6661         unsigned int            flags;
6662
6663         unsigned int            loop;
6664         unsigned int            loop_break;
6665         unsigned int            loop_max;
6666
6667         enum fbq_type           fbq_type;
6668         enum group_type         busiest_group_type;
6669         struct list_head        tasks;
6670 };
6671
6672 /*
6673  * Is this task likely cache-hot:
6674  */
6675 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6676 {
6677         s64 delta;
6678
6679         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6680
6681         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6682                 return 0;
6683
6684         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6685                 return 0;
6686
6687         /*
6688          * Buddy candidates are cache hot:
6689          */
6690         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6691                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6692                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6693                 return 1;
6694
6695         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6696                 return 1;
6697         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6698                 return 0;
6699
6700         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6701
6702         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6703 }
6704
6705 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6706 /*
6707  * Returns 1, if task migration degrades locality
6708  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6709  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6710  */
6711 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6712 {
6713         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6714         unsigned long src_faults, dst_faults;
6715         int src_nid, dst_nid;
6716
6717         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6718                 return -1;
6719
6720         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6721                 return -1;
6722
6723         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6724         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6725
6726         if (src_nid == dst_nid)
6727                 return -1;
6728
6729         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6730         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6731                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6732                         return 1;
6733                 else
6734                         return -1;
6735         }
6736
6737         /* Encourage migration to the preferred node. */
6738         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6739                 return 0;
6740
6741         if (numa_group) {
6742                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6743                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6744         } else {
6745                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6746                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6747         }
6748
6749         return dst_faults < src_faults;
6750 }
6751
6752 #else
6753 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6754                                              struct lb_env *env)
6755 {
6756         return -1;
6757 }
6758 #endif
6759
6760 /*
6761  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6762  */
6763 static
6764 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6765 {
6766         int tsk_cache_hot;
6767
6768         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6769
6770         /*
6771          * We do not migrate tasks that are:
6772          * 1) throttled_lb_pair, or
6773          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6774          * 3) running (obviously), or
6775          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6776          */
6777         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6778                 return 0;
6779
6780         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6781                 int cpu;
6782
6783                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6784
6785                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6786
6787                 /*
6788                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6789                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6790                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6791                  *
6792                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6793                  * one in current iteration.
6794                  */
6795                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6796                         return 0;
6797
6798                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6799                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6800                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6801                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6802                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6803                                 break;
6804                         }
6805                 }
6806
6807                 return 0;
6808         }
6809
6810         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6811         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6812
6813         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6814                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6815                 return 0;
6816         }
6817
6818         /*
6819          * Aggressive migration if:
6820          * 1) destination numa is preferred
6821          * 2) task is cache cold, or
6822          * 3) too many balance attempts have failed.
6823          */
6824         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6825         if (tsk_cache_hot == -1)
6826                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6827
6828         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6829             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6830                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6831                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6832                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6833                 }
6834                 return 1;
6835         }
6836
6837         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6838         return 0;
6839 }
6840
6841 /*
6842  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6843  */
6844 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6845 {
6846         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6847
6848         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6849         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6850         double_lock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6851         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6852         double_unlock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6853 }
6854
6855 /*
6856  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6857  * part of active balancing operations within "domain".
6858  *
6859  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6860  */
6861 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6862 {
6863         struct task_struct *p, *n;
6864
6865         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6866
6867         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6868                 if (!can_migrate_task(p, env))
6869                         continue;
6870
6871                 detach_task(p, env);
6872
6873                 /*
6874                  * Right now, this is only the second place where
6875                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6876                  * so we can safely collect stats here rather than
6877                  * inside detach_tasks().
6878                  */
6879                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6880                 return p;
6881         }
6882         return NULL;
6883 }
6884
6885 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6886
6887 /*
6888  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6889  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6890  *
6891  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6892  */
6893 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6894 {
6895         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6896         struct task_struct *p;
6897         unsigned long load;
6898         int detached = 0;
6899
6900         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6901
6902         if (env->imbalance <= 0)
6903                 return 0;
6904
6905         while (!list_empty(tasks)) {
6906                 /*
6907                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6908                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6909                  */
6910                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6911                         break;
6912
6913                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6914
6915                 env->loop++;
6916                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6917                 if (env->loop > env->loop_max)
6918                         break;
6919
6920                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6921                 if (env->loop > env->loop_break) {
6922                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6923                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6924                         break;
6925                 }
6926
6927                 if (!can_migrate_task(p, env))
6928                         goto next;
6929
6930                 load = task_h_load(p);
6931
6932                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6933                         goto next;
6934
6935                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6936                         goto next;
6937
6938                 detach_task(p, env);
6939                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6940
6941                 detached++;
6942                 env->imbalance -= load;
6943
6944 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6945                 /*
6946                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6947                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6948                  * the critical section.
6949                  */
6950                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6951                         break;
6952 #endif
6953
6954                 /*
6955                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6956                  * weighted load.
6957                  */
6958                 if (env->imbalance <= 0)
6959                         break;
6960
6961                 continue;
6962 next:
6963                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6964         }
6965
6966         /*
6967          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6968          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6969          * than inside detach_one_task().
6970          */
6971         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6972
6973         return detached;
6974 }
6975
6976 /*
6977  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6978  */
6979 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6980 {
6981         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6982
6983         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6984         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6985         activate_task(rq, p, 0);
6986         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6987 }
6988
6989 /*
6990  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6991  * its new rq.
6992  */
6993 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6994 {
6995         raw_spin_lock(&rq->lock);
6996         attach_task(rq, p);
6997         /*
6998          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6999          */
7000         update_capacity_of(cpu_of(rq));
7001         raw_spin_unlock(&rq->lock);
7002 }
7003
7004 /*
7005  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
7006  * new rq.
7007  */
7008 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
7009 {
7010         struct list_head *tasks = &env->tasks;
7011         struct task_struct *p;
7012
7013         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
7014
7015         while (!list_empty(tasks)) {
7016                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
7017                 list_del_init(&p->se.group_node);
7018
7019                 attach_task(env->dst_rq, p);
7020         }
7021
7022         /*
7023          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
7024          */
7025         update_capacity_of(env->dst_cpu);
7026
7027         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
7028 }
7029
7030 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7031 static void update_blocked_averages(int cpu)
7032 {
7033         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7034         struct cfs_rq *cfs_rq;
7035         unsigned long flags;
7036
7037         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7038         update_rq_clock(rq);
7039
7040         /*
7041          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
7042          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
7043          */
7044         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
7045                 /* throttled entities do not contribute to load */
7046                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
7047                         continue;
7048
7049                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq,
7050                                            true))
7051                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
7052         }
7053         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7054 }
7055
7056 /*
7057  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
7058  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
7059  * group is a fraction of its parents load.
7060  */
7061 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
7062 {
7063         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
7064         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
7065         unsigned long now = jiffies;
7066         unsigned long load;
7067
7068         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7069                 return;
7070
7071         cfs_rq->h_load_next = NULL;
7072         for_each_sched_entity(se) {
7073                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7074                 cfs_rq->h_load_next = se;
7075                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
7076                         break;
7077         }
7078
7079         if (!se) {
7080                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7081                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7082         }
7083
7084         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7085                 load = cfs_rq->h_load;
7086                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7087                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7088                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7089                 cfs_rq->h_load = load;
7090                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7091         }
7092 }
7093
7094 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7095 {
7096         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7097
7098         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7099         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7100                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7101 }
7102 #else
7103 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7104 {
7105         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7106         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7107         unsigned long flags;
7108
7109         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7110         update_rq_clock(rq);
7111         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7112         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7113 }
7114
7115 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7116 {
7117         return p->se.avg.load_avg;
7118 }
7119 #endif
7120
7121 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7122
7123 /*
7124  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7125  */
7126 struct sg_lb_stats {
7127         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7128         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7129         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7130         unsigned long load_per_task;
7131         unsigned long group_capacity;
7132         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7133         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7134         unsigned int idle_cpus;
7135         unsigned int group_weight;
7136         enum group_type group_type;
7137         int group_no_capacity;
7138         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
7139 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7140         unsigned int nr_numa_running;
7141         unsigned int nr_preferred_running;
7142 #endif
7143 };
7144
7145 /*
7146  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7147  *               during load balancing.
7148  */
7149 struct sd_lb_stats {
7150         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7151         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7152         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7153         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7154         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7155
7156         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7157         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7158 };
7159
7160 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7161 {
7162         /*
7163          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7164          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7165          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7166          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7167          */
7168         *sds = (struct sd_lb_stats){
7169                 .busiest = NULL,
7170                 .local = NULL,
7171                 .total_load = 0UL,
7172                 .total_capacity = 0UL,
7173                 .busiest_stat = {
7174                         .avg_load = 0UL,
7175                         .sum_nr_running = 0,
7176                         .group_type = group_other,
7177                 },
7178         };
7179 }
7180
7181 /**
7182  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7183  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7184  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7185  *
7186  * Return: The load index.
7187  */
7188 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7189                                         enum cpu_idle_type idle)
7190 {
7191         int load_idx;
7192
7193         switch (idle) {
7194         case CPU_NOT_IDLE:
7195                 load_idx = sd->busy_idx;
7196                 break;
7197
7198         case CPU_NEWLY_IDLE:
7199                 load_idx = sd->newidle_idx;
7200                 break;
7201         default:
7202                 load_idx = sd->idle_idx;
7203                 break;
7204         }
7205
7206         return load_idx;
7207 }
7208
7209 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7210 {
7211         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7212         u64 total, used, age_stamp, avg;
7213         s64 delta;
7214
7215         /*
7216          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7217          * we read them once before doing sanity checks on them.
7218          */
7219         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7220         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7221         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7222
7223         if (unlikely(delta < 0))
7224                 delta = 0;
7225
7226         total = sched_avg_period() + delta;
7227
7228         used = div_u64(avg, total);
7229
7230         /*
7231          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
7232          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
7233          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
7234          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
7235          */
7236         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
7237
7238         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7239                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7240
7241         return 1;
7242 }
7243
7244 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
7245 {
7246         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
7247         mcc->val = 0;
7248         mcc->cpu = -1;
7249 }
7250
7251 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7252 {
7253         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7254         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7255         struct max_cpu_capacity *mcc;
7256         unsigned long max_capacity;
7257         int max_cap_cpu;
7258         unsigned long flags;
7259
7260         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7261
7262         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
7263
7264         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
7265         max_capacity = mcc->val;
7266         max_cap_cpu = mcc->cpu;
7267
7268         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
7269             (max_capacity < capacity)) {
7270                 mcc->val = capacity;
7271                 mcc->cpu = cpu;
7272 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7273                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7274                 printk_deferred(KERN_INFO "CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n",
7275                                 cpu, capacity);
7276                 goto skip_unlock;
7277 #endif
7278         }
7279         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7280
7281 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
7282         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7283         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7284
7285         if (!capacity)
7286                 capacity = 1;
7287
7288         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7289         sdg->sgc->capacity = capacity;
7290         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7291         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7292 }
7293
7294 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7295 {
7296         struct sched_domain *child = sd->child;
7297         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7298         unsigned long capacity, max_capacity, min_capacity;
7299         unsigned long interval;
7300
7301         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7302         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7303         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7304
7305         if (!child) {
7306                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7307                 return;
7308         }
7309
7310         capacity = 0;
7311         max_capacity = 0;
7312         min_capacity = ULONG_MAX;
7313
7314         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7315                 /*
7316                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7317                  * span the current group.
7318                  */
7319
7320                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7321                         struct sched_group_capacity *sgc;
7322                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7323
7324                         /*
7325                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7326                          * gets here before we've attached the domains to the
7327                          * runqueues.
7328                          *
7329                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7330                          * in update_cpu_capacity().
7331                          *
7332                          * This avoids capacity from being 0 and
7333                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7334                          */
7335                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7336                                 capacity += capacity_of(cpu);
7337                         } else {
7338                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7339                                 capacity += sgc->capacity;
7340                         }
7341
7342                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7343                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7344                 }
7345         } else  {
7346                 /*
7347                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7348                  * span the current group.
7349                  */ 
7350
7351                 group = child->groups;
7352                 do {
7353                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7354
7355                         capacity += sgc->capacity;
7356                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7357                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7358                         group = group->next;
7359                 } while (group != child->groups);
7360         }
7361
7362         sdg->sgc->capacity = capacity;
7363         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7364         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7365 }
7366
7367 /*
7368  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7369  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7370  * Return true is the capacity is reduced
7371  */
7372 static inline int
7373 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7374 {
7375         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7376                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7377 }
7378
7379 /*
7380  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7381  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
7382  *
7383  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7384  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7385  * Something like:
7386  *
7387  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7388  *              *     * * *
7389  *
7390  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7391  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7392  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7393  *
7394  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7395  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7396  * moving tasks due to affinity constraints.
7397  *
7398  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7399  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7400  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7401  * to create an effective group imbalance.
7402  *
7403  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7404  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7405  * subtle and fragile situation.
7406  */
7407
7408 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7409 {
7410         return group->sgc->imbalance;
7411 }
7412
7413 /*
7414  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7415  * be used by some tasks.
7416  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7417  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7418  * available capacity for CFS tasks.
7419  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7420  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7421  * capacity in meaningful for the load balancer.
7422  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7423  * any benefit for the load balance.
7424  */
7425 static inline bool
7426 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7427 {
7428         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7429                 return true;
7430
7431         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7432                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7433                 return true;
7434
7435         return false;
7436 }
7437
7438 /*
7439  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7440  *  handle.
7441  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7442  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7443  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7444  *  false.
7445  */
7446 static inline bool
7447 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7448 {
7449         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7450                 return false;
7451
7452         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7453                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7454                 return true;
7455
7456         return false;
7457 }
7458
7459
7460 /*
7461  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7462  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7463  */
7464 static inline bool
7465 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7466 {
7467         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7468                                                         ref->sgc->max_capacity;
7469 }
7470
7471 static inline enum
7472 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7473                           struct sg_lb_stats *sgs)
7474 {
7475         if (sgs->group_no_capacity)
7476                 return group_overloaded;
7477
7478         if (sg_imbalanced(group))
7479                 return group_imbalanced;
7480
7481         if (sgs->group_misfit_task)
7482                 return group_misfit_task;
7483
7484         return group_other;
7485 }
7486
7487 /**
7488  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7489  * @env: The load balancing environment.
7490  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7491  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7492  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7493  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7494  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7495  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7496  */
7497 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7498                         struct sched_group *group, int load_idx,
7499                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7500                         bool *overload, bool *overutilized)
7501 {
7502         unsigned long load;
7503         int i, nr_running;
7504
7505         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7506
7507         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7508                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7509
7510                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7511                 if (local_group)
7512                         load = target_load(i, load_idx);
7513                 else
7514                         load = source_load(i, load_idx);
7515
7516                 sgs->group_load += load;
7517                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7518                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7519
7520                 nr_running = rq->nr_running;
7521                 if (nr_running > 1)
7522                         *overload = true;
7523
7524 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7525                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7526                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7527 #endif
7528                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7529                 /*
7530                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7531                  */
7532                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7533                         sgs->idle_cpus++;
7534
7535                 if (cpu_overutilized(i)) {
7536                         *overutilized = true;
7537                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7538                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7539                 }
7540         }
7541
7542         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7543         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7544         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7545
7546         if (sgs->sum_nr_running)
7547                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7548
7549         sgs->group_weight = group->group_weight;
7550
7551         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7552         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7553 }
7554
7555 /**
7556  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7557  * @env: The load balancing environment.
7558  * @sds: sched_domain statistics
7559  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7560  * @sgs: sched_group statistics
7561  *
7562  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7563  * busiest group.
7564  *
7565  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7566  * busiest group. %false otherwise.
7567  */
7568 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7569                                    struct sd_lb_stats *sds,
7570                                    struct sched_group *sg,
7571                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7572 {
7573         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7574
7575         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7576                 return true;
7577
7578         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7579                 return false;
7580
7581         /*
7582          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7583          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7584          */
7585         if (sgs->group_type == group_other &&
7586             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7587                 return false;
7588
7589         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7590                 return false;
7591
7592         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7593                 goto asym_packing;
7594
7595         /*
7596          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7597          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7598          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7599          * power/energy consequences are not considered.
7600          */
7601         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7602             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7603                 return false;
7604
7605 asym_packing:
7606         /* This is the busiest node in its class. */
7607         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7608                 return true;
7609
7610         /*
7611          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7612          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7613          * higher than ourself as busy.
7614          */
7615         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7616                 if (!sds->busiest)
7617                         return true;
7618
7619                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7620                         return true;
7621         }
7622
7623         return false;
7624 }
7625
7626 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7627 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7628 {
7629         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7630                 return regular;
7631         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7632                 return remote;
7633         return all;
7634 }
7635
7636 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7637 {
7638         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7639                 return regular;
7640         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7641                 return remote;
7642         return all;
7643 }
7644 #else
7645 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7646 {
7647         return all;
7648 }
7649
7650 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7651 {
7652         return regular;
7653 }
7654 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7655
7656 /**
7657  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7658  * @env: The load balancing environment.
7659  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7660  */
7661 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7662 {
7663         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7664         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7665         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7666         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7667         bool overload = false, overutilized = false;
7668
7669         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7670                 prefer_sibling = 1;
7671
7672         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7673
7674         do {
7675                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7676                 int local_group;
7677
7678                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7679                 if (local_group) {
7680                         sds->local = sg;
7681                         sgs = &sds->local_stat;
7682
7683                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7684                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7685                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7686                 }
7687
7688                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7689                                                 &overload, &overutilized);
7690
7691                 if (local_group)
7692                         goto next_group;
7693
7694                 /*
7695                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7696                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7697                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7698                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7699                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7700                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7701                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7702                  * the tasks on the system).
7703                  */
7704                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7705                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7706                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7707                         sgs->group_no_capacity = 1;
7708                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7709                 }
7710
7711                 /*
7712                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7713                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7714                  */
7715                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7716                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7717                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7718                         sgs->group_type = group_other;
7719
7720                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7721                         sds->busiest = sg;
7722                         sds->busiest_stat = *sgs;
7723                 }
7724
7725 next_group:
7726                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7727                 sds->total_load += sgs->group_load;
7728                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7729
7730                 sg = sg->next;
7731         } while (sg != env->sd->groups);
7732
7733         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7734                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7735
7736         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7737
7738         if (!env->sd->parent) {
7739                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7740                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7741                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7742
7743                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7744                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized) {
7745                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7746                         trace_sched_overutilized(overutilized);
7747                 }
7748         } else {
7749                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized) {
7750                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7751                         trace_sched_overutilized(true);
7752                 }
7753         }
7754
7755 }
7756
7757 /**
7758  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7759  *                      sched doman.
7760  *
7761  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7762  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7763  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7764  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7765  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7766  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7767  *
7768  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7769  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7770  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7771  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7772  * number.
7773  *
7774  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7775  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7776  *
7777  * @env: The load balancing environment.
7778  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7779  */
7780 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7781 {
7782         int busiest_cpu;
7783
7784         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7785                 return 0;
7786
7787         if (!sds->busiest)
7788                 return 0;
7789
7790         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7791         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7792                 return 0;
7793
7794         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7795                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7796                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7797
7798         return 1;
7799 }
7800
7801 /**
7802  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7803  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7804  *                      load balancing.
7805  * @env: The load balancing environment.
7806  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7807  */
7808 static inline
7809 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7810 {
7811         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7812         unsigned int imbn = 2;
7813         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7814         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7815
7816         local = &sds->local_stat;
7817         busiest = &sds->busiest_stat;
7818
7819         if (!local->sum_nr_running)
7820                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7821         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7822                 imbn = 1;
7823
7824         scaled_busy_load_per_task =
7825                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7826                 busiest->group_capacity;
7827
7828         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7829             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7830                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7831                 return;
7832         }
7833
7834         /*
7835          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7836          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7837          * moving them.
7838          */
7839
7840         capa_now += busiest->group_capacity *
7841                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7842         capa_now += local->group_capacity *
7843                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7844         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7845
7846         /* Amount of load we'd subtract */
7847         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7848                 capa_move += busiest->group_capacity *
7849                             min(busiest->load_per_task,
7850                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7851         }
7852
7853         /* Amount of load we'd add */
7854         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7855             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7856                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7857                       local->group_capacity;
7858         } else {
7859                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7860                       local->group_capacity;
7861         }
7862         capa_move += local->group_capacity *
7863                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7864         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7865
7866         /* Move if we gain throughput */
7867         if (capa_move > capa_now)
7868                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7869 }
7870
7871 /**
7872  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7873  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7874  * @env: load balance environment
7875  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7876  */
7877 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7878 {
7879         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7880         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7881
7882         local = &sds->local_stat;
7883         busiest = &sds->busiest_stat;
7884
7885         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7886                 /*
7887                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7888                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7889                  */
7890                 busiest->load_per_task =
7891                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7892         }
7893
7894         /*
7895          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7896          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7897          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7898          */
7899         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7900             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7901                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7902                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7903                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7904                         return;
7905                 }
7906
7907                 /*
7908                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7909                  * cycles to maximize throughput
7910                  */
7911                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7912                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7913                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7914                         return;
7915                 }
7916
7917                 env->imbalance = 0;
7918                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7919         }
7920
7921         /*
7922          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7923          */
7924         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7925             local->group_type   == group_overloaded) {
7926                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7927                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7928                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7929                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7930                 else
7931                         load_above_capacity = ~0UL;
7932         }
7933
7934         /*
7935          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7936          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7937          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7938          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7939          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7940          * for the minimum possible imbalance.
7941          */
7942         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7943
7944         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7945         env->imbalance = min(
7946                 max_pull * busiest->group_capacity,
7947                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7948         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7949
7950         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7951         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7952                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7953                                      busiest->group_misfit_task);
7954
7955         /*
7956          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7957          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7958          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7959          * moved
7960          */
7961         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7962                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7963 }
7964
7965 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7966
7967 /**
7968  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7969  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7970  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7971  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7972  * such a group exists.
7973  *
7974  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7975  * to restore balance.
7976  *
7977  * @env: The load balancing environment.
7978  *
7979  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7980  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7981  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7982  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7983  */
7984 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7985 {
7986         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7987         struct sd_lb_stats sds;
7988
7989         init_sd_lb_stats(&sds);
7990
7991         /*
7992          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7993          * this level.
7994          */
7995         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7996
7997         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7998                 goto out_balanced;
7999
8000         local = &sds.local_stat;
8001         busiest = &sds.busiest_stat;
8002
8003         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
8004         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
8005             check_asym_packing(env, &sds))
8006                 return sds.busiest;
8007
8008         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
8009         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
8010                 goto out_balanced;
8011
8012         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
8013                                                 / sds.total_capacity;
8014
8015         /*
8016          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
8017          * work because they assume all things are equal, which typically
8018          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
8019          */
8020         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
8021                 goto force_balance;
8022
8023         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
8024         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
8025             busiest->group_no_capacity)
8026                 goto force_balance;
8027
8028         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
8029         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
8030                 goto force_balance;
8031         }
8032
8033         /*
8034          * If the local group is busier than the selected busiest group
8035          * don't try and pull any tasks.
8036          */
8037         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
8038                 goto out_balanced;
8039
8040         /*
8041          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
8042          * average load.
8043          */
8044         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
8045                 goto out_balanced;
8046
8047         if (env->idle == CPU_IDLE) {
8048                 /*
8049                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
8050                  * and there is no imbalance between this and busiest group
8051                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
8052                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
8053                  * might end up to just move the imbalance on another group
8054                  */
8055                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
8056                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
8057                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
8058                         goto out_balanced;
8059         } else {
8060                 /*
8061                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
8062                  * imbalance_pct to be conservative.
8063                  */
8064                 if (100 * busiest->avg_load <=
8065                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
8066                         goto out_balanced;
8067         }
8068
8069 force_balance:
8070         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
8071         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
8072         calculate_imbalance(env, &sds);
8073         return sds.busiest;
8074
8075 out_balanced:
8076         env->imbalance = 0;
8077         return NULL;
8078 }
8079
8080 /*
8081  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
8082  */
8083 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
8084                                      struct sched_group *group)
8085 {
8086         struct rq *busiest = NULL, *rq;
8087         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
8088         int i;
8089
8090         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
8091                 unsigned long capacity, wl;
8092                 enum fbq_type rt;
8093
8094                 rq = cpu_rq(i);
8095                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8096
8097                 /*
8098                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8099                  *  - regular: there are !numa tasks
8100                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8101                  *  - all:     there is no distinction
8102                  *
8103                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8104                  * ignore those when there's better options.
8105                  *
8106                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8107                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8108                  * queue by moving tasks around inside the node.
8109                  *
8110                  * If we cannot move enough load due to this classification
8111                  * the next pass will adjust the group classification and
8112                  * allow migration of more tasks.
8113                  *
8114                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8115                  */
8116                 if (rt > env->fbq_type)
8117                         continue;
8118
8119                 capacity = capacity_of(i);
8120
8121                 wl = weighted_cpuload(i);
8122
8123                 /*
8124                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8125                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8126                  */
8127
8128                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8129                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
8130                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
8131                         continue;
8132
8133                 /*
8134                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8135                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8136                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8137                  * potentially running at a lower capacity.
8138                  *
8139                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8140                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8141                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8142                  * our previous maximum.
8143                  */
8144                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8145                         busiest_load = wl;
8146                         busiest_capacity = capacity;
8147                         busiest = rq;
8148                 }
8149         }
8150
8151         return busiest;
8152 }
8153
8154 /*
8155  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8156  * so long as it is large enough.
8157  */
8158 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8159
8160 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
8161 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
8162
8163 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8164 {
8165         struct sched_domain *sd = env->sd;
8166
8167         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8168
8169                 /*
8170                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8171                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
8172                  * lowest numbered CPUs.
8173                  */
8174                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
8175                         return 1;
8176         }
8177
8178         /*
8179          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8180          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8181          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8182          * available on dst_cpu.
8183          */
8184         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8185             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8186                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8187                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8188                         return 1;
8189         }
8190
8191         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
8192                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
8193                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
8194                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
8195                         return 1;
8196         }
8197
8198         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8199 }
8200
8201 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8202
8203 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8204 {
8205         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8206         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8207         int cpu, balance_cpu = -1;
8208
8209         /*
8210          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8211          * to do the newly idle load balance.
8212          */
8213         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8214                 return 1;
8215
8216         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8217         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8218         /* Try to find first idle cpu */
8219         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8220                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8221                         continue;
8222
8223                 balance_cpu = cpu;
8224                 break;
8225         }
8226
8227         if (balance_cpu == -1)
8228                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8229
8230         /*
8231          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8232          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8233          */
8234         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8235 }
8236
8237 /*
8238  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8239  * tasks if there is an imbalance.
8240  */
8241 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8242                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8243                         int *continue_balancing)
8244 {
8245         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8246         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8247         struct sched_group *group;
8248         struct rq *busiest;
8249         unsigned long flags;
8250         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8251
8252         struct lb_env env = {
8253                 .sd             = sd,
8254                 .dst_cpu        = this_cpu,
8255                 .dst_rq         = this_rq,
8256                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8257                 .idle           = idle,
8258                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8259                 .cpus           = cpus,
8260                 .fbq_type       = all,
8261                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8262         };
8263
8264         /*
8265          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8266          * other cpus in our group
8267          */
8268         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8269                 env.dst_grpmask = NULL;
8270
8271         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8272
8273         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
8274
8275 redo:
8276         if (!should_we_balance(&env)) {
8277                 *continue_balancing = 0;
8278                 goto out_balanced;
8279         }
8280
8281         group = find_busiest_group(&env);
8282         if (!group) {
8283                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
8284                 goto out_balanced;
8285         }
8286
8287         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8288         if (!busiest) {
8289                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
8290                 goto out_balanced;
8291         }
8292
8293         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8294
8295         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8296
8297         env.src_cpu = busiest->cpu;
8298         env.src_rq = busiest;
8299
8300         ld_moved = 0;
8301         if (busiest->nr_running > 1) {
8302                 /*
8303                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8304                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8305                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8306                  * correctly treated as an imbalance.
8307                  */
8308                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8309                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8310
8311 more_balance:
8312                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8313
8314                 /*
8315                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8316                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8317                  */
8318                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8319                 /*
8320                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8321                  */
8322                 if (cur_ld_moved)
8323                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8324
8325                 /*
8326                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8327                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8328                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8329                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8330                  * See task_rq_lock() family for the details.
8331                  */
8332
8333                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
8334
8335                 if (cur_ld_moved) {
8336                         attach_tasks(&env);
8337                         ld_moved += cur_ld_moved;
8338                 }
8339
8340                 local_irq_restore(flags);
8341
8342                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8343                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8344                         goto more_balance;
8345                 }
8346
8347                 /*
8348                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8349                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8350                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8351                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8352                  * sched_group.
8353                  *
8354                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8355                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8356                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8357                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8358                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8359                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8360                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8361                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8362                  * This however should not happen so much in practice and
8363                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8364                  * excess load moved.
8365                  */
8366                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8367
8368                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8369                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8370
8371                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8372                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8373                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8374                         env.loop         = 0;
8375                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8376
8377                         /*
8378                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8379                          * need to continue with same src_cpu.
8380                          */
8381                         goto more_balance;
8382                 }
8383
8384                 /*
8385                  * We failed to reach balance because of affinity.
8386                  */
8387                 if (sd_parent) {
8388                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8389
8390                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8391                                 *group_imbalance = 1;
8392                 }
8393
8394                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8395                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8396                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8397                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8398                                 env.loop = 0;
8399                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8400                                 goto redo;
8401                         }
8402                         goto out_all_pinned;
8403                 }
8404         }
8405
8406         if (!ld_moved) {
8407                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
8408                 /*
8409                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8410                  * We do not want newidle balance, which can be very
8411                  * frequent, pollute the failure counter causing
8412                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8413                  */
8414                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8415                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
8416                                 sd->nr_balance_failed++;
8417
8418                 if (need_active_balance(&env)) {
8419                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8420
8421                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8422                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8423                          * moved to this_cpu
8424                          */
8425                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
8426                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
8427                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8428                                                             flags);
8429                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8430                                 goto out_one_pinned;
8431                         }
8432
8433                         /*
8434                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8435                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8436                          * only after active load balance is finished.
8437                          */
8438                         if (!busiest->active_balance) {
8439                                 busiest->active_balance = 1;
8440                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8441                                 active_balance = 1;
8442                         }
8443                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8444
8445                         if (active_balance) {
8446                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8447                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8448                                         &busiest->active_balance_work);
8449                         }
8450
8451                         /*
8452                          * We've kicked active balancing, reset the failure
8453                          * counter.
8454                          */
8455                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8456                 }
8457         } else
8458                 sd->nr_balance_failed = 0;
8459
8460         if (likely(!active_balance)) {
8461                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8462                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8463         } else {
8464                 /*
8465                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8466                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8467                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8468                  * detach_tasks).
8469                  */
8470                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8471                         sd->balance_interval *= 2;
8472         }
8473
8474         goto out;
8475
8476 out_balanced:
8477         /*
8478          * We reach balance although we may have faced some affinity
8479          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8480          */
8481         if (sd_parent) {
8482                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8483
8484                 if (*group_imbalance)
8485                         *group_imbalance = 0;
8486         }
8487
8488 out_all_pinned:
8489         /*
8490          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8491          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8492          * can try to migrate them.
8493          */
8494         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8495
8496         sd->nr_balance_failed = 0;
8497
8498 out_one_pinned:
8499         /* tune up the balancing interval */
8500         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8501                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8502                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8503                 sd->balance_interval *= 2;
8504
8505         ld_moved = 0;
8506 out:
8507         return ld_moved;
8508 }
8509
8510 static inline unsigned long
8511 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8512 {
8513         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8514
8515         if (cpu_busy)
8516                 interval *= sd->busy_factor;
8517
8518         /* scale ms to jiffies */
8519         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8520         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8521
8522         return interval;
8523 }
8524
8525 static inline void
8526 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8527 {
8528         unsigned long interval, next;
8529
8530         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8531         next = sd->last_balance + interval;
8532
8533         if (time_after(*next_balance, next))
8534                 *next_balance = next;
8535 }
8536
8537 /*
8538  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8539  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8540  */
8541 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8542 {
8543         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8544         int this_cpu = this_rq->cpu;
8545         struct sched_domain *sd;
8546         int pulled_task = 0;
8547         u64 curr_cost = 0;
8548         long removed_util=0;
8549
8550         idle_enter_fair(this_rq);
8551
8552         /*
8553          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8554          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8555          */
8556         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8557
8558         if (!energy_aware() &&
8559             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8560              !this_rq->rd->overload)) {
8561                 rcu_read_lock();
8562                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8563                 if (sd)
8564                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8565                 rcu_read_unlock();
8566
8567                 goto out;
8568         }
8569
8570         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8571
8572         /*
8573          * If removed_util_avg is !0 we most probably migrated some task away
8574          * from this_cpu. In this case we might be willing to trigger an OPP
8575          * update, but we want to do so if we don't find anybody else to pull
8576          * here (we will trigger an OPP update with the pulled task's enqueue
8577          * anyway).
8578          *
8579          * Record removed_util before calling update_blocked_averages, and use
8580          * it below (before returning) to see if an OPP update is required.
8581          */
8582         removed_util = atomic_long_read(&(this_rq->cfs).removed_util_avg);
8583         update_blocked_averages(this_cpu);
8584         rcu_read_lock();
8585         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8586                 int continue_balancing = 1;
8587                 u64 t0, domain_cost;
8588
8589                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8590                         continue;
8591
8592                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8593                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8594                         break;
8595                 }
8596
8597                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8598                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8599
8600                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8601                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8602                                                    &continue_balancing);
8603
8604                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8605                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8606                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8607
8608                         curr_cost += domain_cost;
8609                 }
8610
8611                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8612
8613                 /*
8614                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8615                  * now runnable tasks on this rq.
8616                  */
8617                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8618                         break;
8619         }
8620         rcu_read_unlock();
8621
8622         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8623
8624         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8625                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8626
8627         /*
8628          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8629          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8630          * pretend we pulled a task.
8631          */
8632         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8633                 pulled_task = 1;
8634
8635 out:
8636         /* Move the next balance forward */
8637         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8638                 this_rq->next_balance = next_balance;
8639
8640         /* Is there a task of a high priority class? */
8641         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8642                 pulled_task = -1;
8643
8644         if (pulled_task) {
8645                 idle_exit_fair(this_rq);
8646                 this_rq->idle_stamp = 0;
8647         } else if (removed_util) {
8648                 /*
8649                  * No task pulled and someone has been migrated away.
8650                  * Good case to trigger an OPP update.
8651                  */
8652                 update_capacity_of(this_cpu);
8653         }
8654
8655         return pulled_task;
8656 }
8657
8658 /*
8659  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8660  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8661  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8662  * avoids physical / logical imbalances.
8663  */
8664 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8665 {
8666         struct rq *busiest_rq = data;
8667         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8668         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8669         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8670         struct sched_domain *sd;
8671         struct task_struct *p = NULL;
8672
8673         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8674
8675         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8676         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8677                      !busiest_rq->active_balance))
8678                 goto out_unlock;
8679
8680         /* Is there any task to move? */
8681         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8682                 goto out_unlock;
8683
8684         /*
8685          * This condition is "impossible", if it occurs
8686          * we need to fix it. Originally reported by
8687          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8688          */
8689         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8690
8691         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8692         rcu_read_lock();
8693         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8694                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8695                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8696                                 break;
8697         }
8698
8699         if (likely(sd)) {
8700                 struct lb_env env = {
8701                         .sd             = sd,
8702                         .dst_cpu        = target_cpu,
8703                         .dst_rq         = target_rq,
8704                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8705                         .src_rq         = busiest_rq,
8706                         .idle           = CPU_IDLE,
8707                 };
8708
8709                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8710
8711                 p = detach_one_task(&env);
8712                 if (p) {
8713                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8714                         /*
8715                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8716                          */
8717                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8718                 }
8719                 else
8720                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8721         }
8722         rcu_read_unlock();
8723 out_unlock:
8724         busiest_rq->active_balance = 0;
8725         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8726
8727         if (p)
8728                 attach_one_task(target_rq, p);
8729
8730         local_irq_enable();
8731
8732         return 0;
8733 }
8734
8735 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8736 {
8737         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8738 }
8739
8740 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8741 /*
8742  * idle load balancing details
8743  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8744  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8745  *   load balancing for all the idle CPUs.
8746  */
8747 static struct {
8748         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8749         atomic_t nr_cpus;
8750         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8751 } nohz ____cacheline_aligned;
8752
8753 static inline int find_new_ilb(void)
8754 {
8755         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8756
8757         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8758                 return ilb;
8759
8760         return nr_cpu_ids;
8761 }
8762
8763 /*
8764  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8765  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8766  * CPU (if there is one).
8767  */
8768 static void nohz_balancer_kick(void)
8769 {
8770         int ilb_cpu;
8771
8772         nohz.next_balance++;
8773
8774         ilb_cpu = find_new_ilb();
8775
8776         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8777                 return;
8778
8779         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8780                 return;
8781         /*
8782          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8783          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8784          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8785          * will be run before returning from the IPI.
8786          */
8787         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8788         return;
8789 }
8790
8791 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8792 {
8793         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8794                 /*
8795                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8796                  */
8797                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8798                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8799                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8800                 }
8801                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8802         }
8803 }
8804
8805 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8806 {
8807         struct sched_domain *sd;
8808         int cpu = smp_processor_id();
8809
8810         rcu_read_lock();
8811         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8812
8813         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8814                 goto unlock;
8815         sd->nohz_idle = 0;
8816
8817         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8818 unlock:
8819         rcu_read_unlock();
8820 }
8821
8822 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8823 {
8824         struct sched_domain *sd;
8825         int cpu = smp_processor_id();
8826
8827         rcu_read_lock();
8828         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8829
8830         if (!sd || sd->nohz_idle)
8831                 goto unlock;
8832         sd->nohz_idle = 1;
8833
8834         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8835 unlock:
8836         rcu_read_unlock();
8837 }
8838
8839 /*
8840  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8841  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8842  */
8843 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8844 {
8845         /*
8846          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8847          */
8848         if (!cpu_active(cpu))
8849                 return;
8850
8851         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8852                 return;
8853
8854         /*
8855          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8856          */
8857         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8858                 return;
8859
8860         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8861         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8862         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8863 }
8864
8865 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8866                                         unsigned long action, void *hcpu)
8867 {
8868         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8869         case CPU_DYING:
8870                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8871                 return NOTIFY_OK;
8872         default:
8873                 return NOTIFY_DONE;
8874         }
8875 }
8876 #endif
8877
8878 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8879
8880 /*
8881  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8882  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8883  */
8884 void update_max_interval(void)
8885 {
8886         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8887 }
8888
8889 /*
8890  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8891  * and initiates a balancing operation if so.
8892  *
8893  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8894  */
8895 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8896 {
8897         int continue_balancing = 1;
8898         int cpu = rq->cpu;
8899         unsigned long interval;
8900         struct sched_domain *sd;
8901         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8902         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8903         int update_next_balance = 0;
8904         int need_serialize, need_decay = 0;
8905         u64 max_cost = 0;
8906
8907         update_blocked_averages(cpu);
8908
8909         rcu_read_lock();
8910         for_each_domain(cpu, sd) {
8911                 /*
8912                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8913                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8914                  */
8915                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8916                         sd->max_newidle_lb_cost =
8917                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8918                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8919                         need_decay = 1;
8920                 }
8921                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8922
8923                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8924                         continue;
8925
8926                 /*
8927                  * Stop the load balance at this level. There is another
8928                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8929                  * actively.
8930                  */
8931                 if (!continue_balancing) {
8932                         if (need_decay)
8933                                 continue;
8934                         break;
8935                 }
8936
8937                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8938
8939                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8940                 if (need_serialize) {
8941                         if (!spin_trylock(&balancing))
8942                                 goto out;
8943                 }
8944
8945                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8946                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8947                                 /*
8948                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8949                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8950                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8951                                  */
8952                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8953                         }
8954                         sd->last_balance = jiffies;
8955                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8956                 }
8957                 if (need_serialize)
8958                         spin_unlock(&balancing);
8959 out:
8960                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8961                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8962                         update_next_balance = 1;
8963                 }
8964         }
8965         if (need_decay) {
8966                 /*
8967                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8968                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8969                  */
8970                 rq->max_idle_balance_cost =
8971                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8972         }
8973         rcu_read_unlock();
8974
8975         /*
8976          * next_balance will be updated only when there is a need.
8977          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8978          * updated.
8979          */
8980         if (likely(update_next_balance)) {
8981                 rq->next_balance = next_balance;
8982
8983 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8984                 /*
8985                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8986                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8987                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8988                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8989                  * balance for itself and we need to update the
8990                  * nohz.next_balance accordingly.
8991                  */
8992                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8993                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8994 #endif
8995         }
8996 }
8997
8998 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8999 /*
9000  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
9001  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
9002  */
9003 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
9004 {
9005         int this_cpu = this_rq->cpu;
9006         struct rq *rq;
9007         int balance_cpu;
9008         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
9009         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
9010         int update_next_balance = 0;
9011
9012         if (idle != CPU_IDLE ||
9013             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
9014                 goto end;
9015
9016         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
9017                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
9018                         continue;
9019
9020                 /*
9021                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
9022                  * work being done for other cpus. Next load
9023                  * balancing owner will pick it up.
9024                  */
9025                 if (need_resched())
9026                         break;
9027
9028                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
9029
9030                 /*
9031                  * If time for next balance is due,
9032                  * do the balance.
9033                  */
9034                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
9035                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9036                         update_rq_clock(rq);
9037                         update_idle_cpu_load(rq);
9038                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9039                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
9040                 }
9041
9042                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
9043                         next_balance = rq->next_balance;
9044                         update_next_balance = 1;
9045                 }
9046         }
9047
9048         /*
9049          * next_balance will be updated only when there is a need.
9050          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
9051          * updated.
9052          */
9053         if (likely(update_next_balance))
9054                 nohz.next_balance = next_balance;
9055 end:
9056         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
9057 }
9058
9059 /*
9060  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
9061  * of an idle cpu in the system.
9062  *   - This rq has more than one task.
9063  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
9064  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
9065  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
9066  *     multiple busy cpu.
9067  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
9068  *     domain span are idle.
9069  */
9070 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
9071 {
9072         unsigned long now = jiffies;
9073         struct sched_domain *sd;
9074         struct sched_group_capacity *sgc;
9075         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
9076         bool kick = false;
9077
9078         if (unlikely(rq->idle_balance))
9079                 return false;
9080
9081        /*
9082         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
9083         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
9084         */
9085         set_cpu_sd_state_busy();
9086         nohz_balance_exit_idle(cpu);
9087
9088         /*
9089          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9090          * balancing.
9091          */
9092         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9093                 return false;
9094
9095         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9096                 return false;
9097
9098         if (rq->nr_running >= 2 &&
9099             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
9100                 return true;
9101
9102         rcu_read_lock();
9103         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9104         if (sd && !energy_aware()) {
9105                 sgc = sd->groups->sgc;
9106                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
9107
9108                 if (nr_busy > 1) {
9109                         kick = true;
9110                         goto unlock;
9111                 }
9112
9113         }
9114
9115         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9116         if (sd) {
9117                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9118                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9119                         kick = true;
9120                         goto unlock;
9121                 }
9122         }
9123
9124         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9125         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
9126                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
9127                 kick = true;
9128                 goto unlock;
9129         }
9130
9131 unlock:
9132         rcu_read_unlock();
9133         return kick;
9134 }
9135 #else
9136 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9137 #endif
9138
9139 /*
9140  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9141  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9142  */
9143 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9144 {
9145         struct rq *this_rq = this_rq();
9146         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9147                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9148
9149         /*
9150          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9151          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9152          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9153          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9154          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9155          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9156          */
9157         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9158         rebalance_domains(this_rq, idle);
9159 }
9160
9161 /*
9162  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9163  */
9164 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9165 {
9166         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9167         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9168                 return;
9169
9170         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9171                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9172 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9173         if (nohz_kick_needed(rq))
9174                 nohz_balancer_kick();
9175 #endif
9176 }
9177
9178 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9179 {
9180         update_sysctl();
9181
9182         update_runtime_enabled(rq);
9183 }
9184
9185 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9186 {
9187         update_sysctl();
9188
9189         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9190         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9191 }
9192
9193 #endif /* CONFIG_SMP */
9194
9195 /*
9196  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9197  */
9198 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9199 {
9200         struct cfs_rq *cfs_rq;
9201         struct sched_entity *se = &curr->se;
9202
9203         for_each_sched_entity(se) {
9204                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9205                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9206         }
9207
9208         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9209                 task_tick_numa(rq, curr);
9210
9211 #ifdef CONFIG_SMP
9212         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr))) {
9213                 rq->rd->overutilized = true;
9214                 trace_sched_overutilized(true);
9215         }
9216
9217         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
9218 #endif
9219
9220 }
9221
9222 /*
9223  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9224  *  - child not yet on the tasklist
9225  *  - preemption disabled
9226  */
9227 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9228 {
9229         struct cfs_rq *cfs_rq;
9230         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9231         int this_cpu = smp_processor_id();
9232         struct rq *rq = this_rq();
9233         unsigned long flags;
9234
9235         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9236
9237         update_rq_clock(rq);
9238
9239         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9240         curr = cfs_rq->curr;
9241
9242         /*
9243          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
9244          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
9245          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
9246          * of child point to valid ones.
9247          */
9248         rcu_read_lock();
9249         __set_task_cpu(p, this_cpu);
9250         rcu_read_unlock();
9251
9252         update_curr(cfs_rq);
9253
9254         if (curr)
9255                 se->vruntime = curr->vruntime;
9256         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9257
9258         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9259                 /*
9260                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9261                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9262                  */
9263                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9264                 resched_curr(rq);
9265         }
9266
9267         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9268
9269         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9270 }
9271
9272 /*
9273  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9274  * the current task.
9275  */
9276 static void
9277 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9278 {
9279         if (!task_on_rq_queued(p))
9280                 return;
9281
9282         /*
9283          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9284          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9285          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9286          */
9287         if (rq->curr == p) {
9288                 if (p->prio > oldprio)
9289                         resched_curr(rq);
9290         } else
9291                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9292 }
9293
9294 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9295 {
9296         struct sched_entity *se = &p->se;
9297
9298         /*
9299          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9300          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9301          * vruntime.
9302          */
9303         if (p->on_rq)
9304                 return true;
9305
9306         /*
9307          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9308          * But there are some cases where it has already been normalized:
9309          *
9310          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9311          *   wake_up_new_task().
9312          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9313          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9314          */
9315         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9316                 return true;
9317
9318         return false;
9319 }
9320
9321 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9322 {
9323         struct sched_entity *se = &p->se;
9324         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9325
9326         if (!vruntime_normalized(p)) {
9327                 /*
9328                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9329                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9330                  */
9331                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9332                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9333         }
9334
9335         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9336         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9337 }
9338
9339 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9340 {
9341         struct sched_entity *se = &p->se;
9342         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9343
9344 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9345         /*
9346          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9347          * class maintain depth value), reset depth properly.
9348          */
9349         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9350 #endif
9351
9352         /* Synchronize task with its cfs_rq */
9353         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9354
9355         if (!vruntime_normalized(p))
9356                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9357 }
9358
9359 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9360 {
9361         detach_task_cfs_rq(p);
9362 }
9363
9364 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9365 {
9366         attach_task_cfs_rq(p);
9367
9368         if (task_on_rq_queued(p)) {
9369                 /*
9370                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9371                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9372                  * if we can still preempt the current task.
9373                  */
9374                 if (rq->curr == p)
9375                         resched_curr(rq);
9376                 else
9377                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9378         }
9379 }
9380
9381 /* Account for a task changing its policy or group.
9382  *
9383  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9384  * migrates between groups/classes.
9385  */
9386 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9387 {
9388         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9389
9390         for_each_sched_entity(se) {
9391                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9392
9393                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9394                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9395                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9396         }
9397 }
9398
9399 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9400 {
9401         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9402         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9403 #ifndef CONFIG_64BIT
9404         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9405 #endif
9406 #ifdef CONFIG_SMP
9407         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9408         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9409 #endif
9410 }
9411
9412 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9413 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9414 {
9415         detach_task_cfs_rq(p);
9416         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9417
9418 #ifdef CONFIG_SMP
9419         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9420         p->se.avg.last_update_time = 0;
9421 #endif
9422         attach_task_cfs_rq(p);
9423 }
9424
9425 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9426 {
9427         int i;
9428
9429         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9430
9431         for_each_possible_cpu(i) {
9432                 if (tg->cfs_rq)
9433                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9434                 if (tg->se) {
9435                         if (tg->se[i])
9436                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
9437                         kfree(tg->se[i]);
9438                 }
9439         }
9440
9441         kfree(tg->cfs_rq);
9442         kfree(tg->se);
9443 }
9444
9445 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9446 {
9447         struct sched_entity *se;
9448         struct cfs_rq *cfs_rq;
9449         struct rq *rq;
9450         int i;
9451
9452         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9453         if (!tg->cfs_rq)
9454                 goto err;
9455         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9456         if (!tg->se)
9457                 goto err;
9458
9459         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9460
9461         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9462
9463         for_each_possible_cpu(i) {
9464                 rq = cpu_rq(i);
9465
9466                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9467                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9468                 if (!cfs_rq)
9469                         goto err;
9470
9471                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9472                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9473                 if (!se)
9474                         goto err_free_rq;
9475
9476                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9477                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9478                 init_entity_runnable_average(se);
9479
9480                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
9481                 post_init_entity_util_avg(se);
9482                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
9483         }
9484
9485         return 1;
9486
9487 err_free_rq:
9488         kfree(cfs_rq);
9489 err:
9490         return 0;
9491 }
9492
9493 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
9494 {
9495         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9496         unsigned long flags;
9497
9498         /*
9499         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9500         * check on_list without danger of it being re-added.
9501         */
9502         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9503                 return;
9504
9505         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9506         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9507         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9508 }
9509
9510 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9511                         struct sched_entity *se, int cpu,
9512                         struct sched_entity *parent)
9513 {
9514         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9515
9516         cfs_rq->tg = tg;
9517         cfs_rq->rq = rq;
9518         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9519
9520         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9521         tg->se[cpu] = se;
9522
9523         /* se could be NULL for root_task_group */
9524         if (!se)
9525                 return;
9526
9527         if (!parent) {
9528                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9529                 se->depth = 0;
9530         } else {
9531                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9532                 se->depth = parent->depth + 1;
9533         }
9534
9535         se->my_q = cfs_rq;
9536         /* guarantee group entities always have weight */
9537         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9538         se->parent = parent;
9539 }
9540
9541 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9542
9543 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9544 {
9545         int i;
9546         unsigned long flags;
9547
9548         /*
9549          * We can't change the weight of the root cgroup.
9550          */
9551         if (!tg->se[0])
9552                 return -EINVAL;
9553
9554         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9555
9556         mutex_lock(&shares_mutex);
9557         if (tg->shares == shares)
9558                 goto done;
9559
9560         tg->shares = shares;
9561         for_each_possible_cpu(i) {
9562                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9563                 struct sched_entity *se;
9564
9565                 se = tg->se[i];
9566                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9567                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9568
9569                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9570                 update_rq_clock(rq);
9571                 for_each_sched_entity(se)
9572                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9573                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9574         }
9575
9576 done:
9577         mutex_unlock(&shares_mutex);
9578         return 0;
9579 }
9580 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9581
9582 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9583
9584 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9585 {
9586         return 1;
9587 }
9588
9589 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9590
9591 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9592
9593
9594 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9595 {
9596         struct sched_entity *se = &task->se;
9597         unsigned int rr_interval = 0;
9598
9599         /*
9600          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9601          * idle runqueue:
9602          */
9603         if (rq->cfs.load.weight)
9604                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9605
9606         return rr_interval;
9607 }
9608
9609 /*
9610  * All the scheduling class methods:
9611  */
9612 const struct sched_class fair_sched_class = {
9613         .next                   = &idle_sched_class,
9614         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9615         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9616         .yield_task             = yield_task_fair,
9617         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9618
9619         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9620
9621         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9622         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9623
9624 #ifdef CONFIG_SMP
9625         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9626         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9627
9628         .rq_online              = rq_online_fair,
9629         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9630
9631         .task_waking            = task_waking_fair,
9632         .task_dead              = task_dead_fair,
9633         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9634 #endif
9635
9636         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9637         .task_tick              = task_tick_fair,
9638         .task_fork              = task_fork_fair,
9639
9640         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9641         .switched_from          = switched_from_fair,
9642         .switched_to            = switched_to_fair,
9643
9644         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9645
9646         .update_curr            = update_curr_fair,
9647
9648 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9649         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9650 #endif
9651 };
9652
9653 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9654 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9655 {
9656         struct cfs_rq *cfs_rq;
9657
9658         rcu_read_lock();
9659         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9660                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9661         rcu_read_unlock();
9662 }
9663
9664 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9665 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9666 {
9667         int node;
9668         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9669
9670         for_each_online_node(node) {
9671                 if (p->numa_faults) {
9672                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9673                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9674                 }
9675                 if (p->numa_group) {
9676                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9677                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9678                 }
9679                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9680         }
9681 }
9682 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9683 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9684
9685 __init void init_sched_fair_class(void)
9686 {
9687 #ifdef CONFIG_SMP
9688         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9689
9690 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9691         nohz.next_balance = jiffies;
9692         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9693         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9694 #endif
9695 #endif /* SMP */
9696
9697 }