sched: Prevent unnecessary active balance of single task in sched group
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 #else
691 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
692 {
693 }
694 #endif
695
696 /*
697  * Update the current task's runtime statistics.
698  */
699 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
700 {
701         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
702         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
703         u64 delta_exec;
704
705         if (unlikely(!curr))
706                 return;
707
708         delta_exec = now - curr->exec_start;
709         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
710                 return;
711
712         curr->exec_start = now;
713
714         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
715                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
716
717         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
718         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
719
720         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722
723         if (entity_is_task(curr)) {
724                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
725
726                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
727                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
728                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
729         }
730
731         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
732 }
733
734 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
735 {
736         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
737 }
738
739 static inline void
740 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
741 {
742         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
743 }
744
745 /*
746  * Task is being enqueued - update stats:
747  */
748 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
749 {
750         /*
751          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
752          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
753          */
754         if (se != cfs_rq->curr)
755                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
756 }
757
758 static void
759 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
760 {
761         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
762                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
763         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
764         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
766 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
767         if (entity_is_task(se)) {
768                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
769                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
770         }
771 #endif
772         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
773 }
774
775 static inline void
776 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         /*
779          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
780          * waiting task:
781          */
782         if (se != cfs_rq->curr)
783                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
784 }
785
786 /*
787  * We are picking a new current task - update its stats:
788  */
789 static inline void
790 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
791 {
792         /*
793          * We are starting a new run period:
794          */
795         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
796 }
797
798 /**************************************************
799  * Scheduling class queueing methods:
800  */
801
802 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
803 /*
804  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
805  * calculated based on the tasks virtual memory size and
806  * numa_balancing_scan_size.
807  */
808 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
810
811 /* Portion of address space to scan in MB */
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
813
814 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
816
817 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
818 {
819         unsigned long rss = 0;
820         unsigned long nr_scan_pages;
821
822         /*
823          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
824          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
825          * on resident pages
826          */
827         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
828         rss = get_mm_rss(p->mm);
829         if (!rss)
830                 rss = nr_scan_pages;
831
832         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
833         return rss / nr_scan_pages;
834 }
835
836 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
837 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
838
839 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
840 {
841         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
842         unsigned int scan, floor;
843         unsigned int windows = 1;
844
845         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
846                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
847         floor = 1000 / windows;
848
849         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
850         return max_t(unsigned int, floor, scan);
851 }
852
853 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
854 {
855         unsigned int smin = task_scan_min(p);
856         unsigned int smax;
857
858         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
859         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
860         return max(smin, smax);
861 }
862
863 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
864 {
865         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
866         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
867 }
868
869 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
870 {
871         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
872         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
873 }
874
875 struct numa_group {
876         atomic_t refcount;
877
878         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
879         int nr_tasks;
880         pid_t gid;
881
882         struct rcu_head rcu;
883         nodemask_t active_nodes;
884         unsigned long total_faults;
885         /*
886          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
887          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
888          * more by CPU use than by memory faults.
889          */
890         unsigned long *faults_cpu;
891         unsigned long faults[0];
892 };
893
894 /* Shared or private faults. */
895 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
896
897 /* Memory and CPU locality */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
899
900 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
902
903 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
904 {
905         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
906 }
907
908 /*
909  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
910  * occupy the first half of the array. The second half of the
911  * array is for current counters, which are averaged into the
912  * first set by task_numa_placement.
913  */
914 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
915 {
916         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
917 }
918
919 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
920 {
921         if (!p->numa_faults)
922                 return 0;
923
924         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
925                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
926 }
927
928 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
929 {
930         if (!p->numa_group)
931                 return 0;
932
933         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
934                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
935 }
936
937 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
938 {
939         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
940                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
941 }
942
943 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
944 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
945                                         int maxdist, bool task)
946 {
947         unsigned long score = 0;
948         int node;
949
950         /*
951          * All nodes are directly connected, and the same distance
952          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
953          */
954         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
955                 return 0;
956
957         /*
958          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
959          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
960          */
961         for_each_online_node(node) {
962                 unsigned long faults;
963                 int dist = node_distance(nid, node);
964
965                 /*
966                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
967                  * for placement; nid was already counted.
968                  */
969                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
970                         continue;
971
972                 /*
973                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
974                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
975                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
976                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
977                  * of each group. Skip other nodes.
978                  */
979                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
980                                         dist > maxdist)
981                         continue;
982
983                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
984                 if (task)
985                         faults = task_faults(p, node);
986                 else
987                         faults = group_faults(p, node);
988
989                 /*
990                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
991                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
992                  * directly connected bounce traffic through intermediate
993                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
994                  * The further away a node is, the less the faults count.
995                  * This seems to result in good task placement.
996                  */
997                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
998                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
999                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1000                 }
1001
1002                 score += faults;
1003         }
1004
1005         return score;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1010  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1011  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1012  * evenly spread out between numa nodes.
1013  */
1014 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1015                                         int dist)
1016 {
1017         unsigned long faults, total_faults;
1018
1019         if (!p->numa_faults)
1020                 return 0;
1021
1022         total_faults = p->total_numa_faults;
1023
1024         if (!total_faults)
1025                 return 0;
1026
1027         faults = task_faults(p, nid);
1028         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1029
1030         return 1000 * faults / total_faults;
1031 }
1032
1033 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1034                                          int dist)
1035 {
1036         unsigned long faults, total_faults;
1037
1038         if (!p->numa_group)
1039                 return 0;
1040
1041         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1042
1043         if (!total_faults)
1044                 return 0;
1045
1046         faults = group_faults(p, nid);
1047         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1048
1049         return 1000 * faults / total_faults;
1050 }
1051
1052 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1053                                 int src_nid, int dst_cpu)
1054 {
1055         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1056         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1057         int last_cpupid, this_cpupid;
1058
1059         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1060
1061         /*
1062          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1063          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1064          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1065          *
1066          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1067          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1068          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1069          *
1070          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1071          * same result twice in a row, given these samples are fully
1072          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1073          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1074          *
1075          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1076          * act on an unlikely task<->page relation.
1077          */
1078         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1079         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1080                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1081                 return false;
1082
1083         /* Always allow migrate on private faults */
1084         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1085                 return true;
1086
1087         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1088         if (!ng)
1089                 return true;
1090
1091         /*
1092          * Do not migrate if the destination is not a node that
1093          * is actively used by this numa group.
1094          */
1095         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1096                 return false;
1097
1098         /*
1099          * Source is a node that is not actively used by this
1100          * numa group, while the destination is. Migrate.
1101          */
1102         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1103                 return true;
1104
1105         /*
1106          * Both source and destination are nodes in active
1107          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1108          * by migrating from more heavily used groups, to less
1109          * heavily used ones, spreading the load around.
1110          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1111          */
1112         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1113 }
1114
1115 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1116 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1117 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1119 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1120
1121 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1122 struct numa_stats {
1123         unsigned long nr_running;
1124         unsigned long load;
1125
1126         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1127         unsigned long compute_capacity;
1128
1129         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1130         unsigned long task_capacity;
1131         int has_free_capacity;
1132 };
1133
1134 /*
1135  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1136  */
1137 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1138 {
1139         int smt, cpu, cpus = 0;
1140         unsigned long capacity;
1141
1142         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1143         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1144                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1145
1146                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1147                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1148                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1149
1150                 cpus++;
1151         }
1152
1153         /*
1154          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1155          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1156          * not find this node attractive.
1157          *
1158          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1159          * imbalance and bail there.
1160          */
1161         if (!cpus)
1162                 return;
1163
1164         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1165         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1166         capacity = cpus / smt; /* cores */
1167
1168         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1169                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1170         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1171 }
1172
1173 struct task_numa_env {
1174         struct task_struct *p;
1175
1176         int src_cpu, src_nid;
1177         int dst_cpu, dst_nid;
1178
1179         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1180
1181         int imbalance_pct;
1182         int dist;
1183
1184         struct task_struct *best_task;
1185         long best_imp;
1186         int best_cpu;
1187 };
1188
1189 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1190                              struct task_struct *p, long imp)
1191 {
1192         if (env->best_task)
1193                 put_task_struct(env->best_task);
1194         if (p)
1195                 get_task_struct(p);
1196
1197         env->best_task = p;
1198         env->best_imp = imp;
1199         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1200 }
1201
1202 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1203                                 struct task_numa_env *env)
1204 {
1205         long imb, old_imb;
1206         long orig_src_load, orig_dst_load;
1207         long src_capacity, dst_capacity;
1208
1209         /*
1210          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1211          *
1212          * src_load        dst_load
1213          * ------------ vs ---------
1214          * src_capacity    dst_capacity
1215          */
1216         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1217         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1218
1219         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1220         if (dst_load < src_load)
1221                 swap(dst_load, src_load);
1222
1223         /* Is the difference below the threshold? */
1224         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1225               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1226         if (imb <= 0)
1227                 return false;
1228
1229         /*
1230          * The imbalance is above the allowed threshold.
1231          * Compare it with the old imbalance.
1232          */
1233         orig_src_load = env->src_stats.load;
1234         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1235
1236         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1237                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1238
1239         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1240                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1241
1242         /* Would this change make things worse? */
1243         return (imb > old_imb);
1244 }
1245
1246 /*
1247  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1248  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1249  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1250  * be exchanged with the source task
1251  */
1252 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1253                               long taskimp, long groupimp)
1254 {
1255         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1256         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1257         struct task_struct *cur;
1258         long src_load, dst_load;
1259         long load;
1260         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1261         long moveimp = imp;
1262         int dist = env->dist;
1263
1264         rcu_read_lock();
1265
1266         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1267         cur = dst_rq->curr;
1268         /*
1269          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1270          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1271          * is safe under RCU read lock.
1272          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1273          * put_task_struct() after the last schedule().
1274          */
1275         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1276                 cur = NULL;
1277         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1278
1279         /*
1280          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1281          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1282          */
1283         if (cur == env->p)
1284                 goto unlock;
1285
1286         /*
1287          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1288          * source and destination node. Calculate the total differential for
1289          * the source task and potential destination task. The more negative
1290          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1291          * be incurred if the tasks were swapped.
1292          */
1293         if (cur) {
1294                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1295                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1296                         goto unlock;
1297
1298                 /*
1299                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1300                  * in any group then look only at task weights.
1301                  */
1302                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1303                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1304                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1305                         /*
1306                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1307                          * tasks within a group over tiny differences.
1308                          */
1309                         if (cur->numa_group)
1310                                 imp -= imp/16;
1311                 } else {
1312                         /*
1313                          * Compare the group weights. If a task is all by
1314                          * itself (not part of a group), use the task weight
1315                          * instead.
1316                          */
1317                         if (cur->numa_group)
1318                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1319                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1320                         else
1321                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                 }
1324         }
1325
1326         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1327                 goto unlock;
1328
1329         if (!cur) {
1330                 /* Is there capacity at our destination? */
1331                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1332                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1333                         goto unlock;
1334
1335                 goto balance;
1336         }
1337
1338         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1339         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1340                         dst_rq->nr_running == 1)
1341                 goto assign;
1342
1343         /*
1344          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1345          */
1346 balance:
1347         load = task_h_load(env->p);
1348         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1349         src_load = env->src_stats.load - load;
1350
1351         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1352                 /*
1353                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1354                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1355                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1356                  * so an actually idle CPU will win.
1357                  */
1358                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1359                         imp = moveimp - 1;
1360                         cur = NULL;
1361                         goto assign;
1362                 }
1363         }
1364
1365         if (imp <= env->best_imp)
1366                 goto unlock;
1367
1368         if (cur) {
1369                 load = task_h_load(cur);
1370                 dst_load -= load;
1371                 src_load += load;
1372         }
1373
1374         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1375                 goto unlock;
1376
1377         /*
1378          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1379          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1380          */
1381         if (!cur)
1382                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1383
1384 assign:
1385         task_numa_assign(env, cur, imp);
1386 unlock:
1387         rcu_read_unlock();
1388 }
1389
1390 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1391                                 long taskimp, long groupimp)
1392 {
1393         int cpu;
1394
1395         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1396                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1397                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1398                         continue;
1399
1400                 env->dst_cpu = cpu;
1401                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1402         }
1403 }
1404
1405 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1406 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1407 {
1408         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1409         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1410
1411         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1412                 return false;
1413
1414         /*
1415          * Only consider a task move if the source has a higher load
1416          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1417          *
1418          *      src->load                dst->load
1419          * --------------------- vs ---------------------
1420          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1421          */
1422         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1423
1424             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1425                 return true;
1426
1427         return false;
1428 }
1429
1430 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1431 {
1432         struct task_numa_env env = {
1433                 .p = p,
1434
1435                 .src_cpu = task_cpu(p),
1436                 .src_nid = task_node(p),
1437
1438                 .imbalance_pct = 112,
1439
1440                 .best_task = NULL,
1441                 .best_imp = 0,
1442                 .best_cpu = -1
1443         };
1444         struct sched_domain *sd;
1445         unsigned long taskweight, groupweight;
1446         int nid, ret, dist;
1447         long taskimp, groupimp;
1448
1449         /*
1450          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1451          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1452          *
1453          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1454          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1455          * to satisfy here.
1456          */
1457         rcu_read_lock();
1458         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1459         if (sd)
1460                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1461         rcu_read_unlock();
1462
1463         /*
1464          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1465          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1466          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1467          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1468          */
1469         if (unlikely(!sd)) {
1470                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1471                 return -EINVAL;
1472         }
1473
1474         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1475         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1476         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1477         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1479         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1480         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1481         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1482
1483         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1484         if (numa_has_capacity(&env))
1485                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1486
1487         /*
1488          * Look at other nodes in these cases:
1489          * - there is no space available on the preferred_nid
1490          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1491          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1492          *   we need to check other locations.
1493          */
1494         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1495                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1496                 for_each_online_node(nid) {
1497                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1498                                 continue;
1499
1500                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1501                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1502                                                 dist != env.dist) {
1503                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1504                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                         }
1506
1507                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1508                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1509                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1510                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1511                                 continue;
1512
1513                         env.dist = dist;
1514                         env.dst_nid = nid;
1515                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1516                         if (numa_has_capacity(&env))
1517                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1518                 }
1519         }
1520
1521         /*
1522          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1523          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1524          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1525          * settle down.
1526          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1527          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1528          */
1529         if (p->numa_group) {
1530                 if (env.best_cpu == -1)
1531                         nid = env.src_nid;
1532                 else
1533                         nid = env.dst_nid;
1534
1535                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1536                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1537         }
1538
1539         /* No better CPU than the current one was found. */
1540         if (env.best_cpu == -1)
1541                 return -EAGAIN;
1542
1543         /*
1544          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1545          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1546          */
1547         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1548
1549         if (env.best_task == NULL) {
1550                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1551                 if (ret != 0)
1552                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1553                 return ret;
1554         }
1555
1556         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1557         if (ret != 0)
1558                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1559         put_task_struct(env.best_task);
1560         return ret;
1561 }
1562
1563 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1564 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1565 {
1566         unsigned long interval = HZ;
1567
1568         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1569         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1570                 return;
1571
1572         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1573         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1574         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1575
1576         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1577         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1578                 return;
1579
1580         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1581         task_numa_migrate(p);
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1586  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1587  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1588  * located.
1589  *
1590  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1591  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1592  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1593  * only removed when they drop below 3/16.
1594  */
1595 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1596 {
1597         unsigned long faults, max_faults = 0;
1598         int nid;
1599
1600         for_each_online_node(nid) {
1601                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1602                 if (faults > max_faults)
1603                         max_faults = faults;
1604         }
1605
1606         for_each_online_node(nid) {
1607                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1608                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1609                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1610                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1611                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1612                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1613         }
1614 }
1615
1616 /*
1617  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1618  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1619  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1620  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1621  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1622  */
1623 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1624 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1625
1626 /*
1627  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1628  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1629  * the page accesses are shared with other processes.
1630  * Otherwise, decrease the scan period.
1631  */
1632 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1633                         unsigned long shared, unsigned long private)
1634 {
1635         unsigned int period_slot;
1636         int ratio;
1637         int diff;
1638
1639         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1640         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1641
1642         /*
1643          * If there were no record hinting faults then either the task is
1644          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1645          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1646          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1647          * node is overloaded. In either case, scan slower
1648          */
1649         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1650                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1651                         p->numa_scan_period << 1);
1652
1653                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1654                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1655
1656                 return;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1661          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1662          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1663          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1664          */
1665         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1666         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1667         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1668                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1669                 if (!slot)
1670                         slot = 1;
1671                 diff = slot * period_slot;
1672         } else {
1673                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1674
1675                 /*
1676                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1677                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1678                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1679                  * speaking the intent is that there is little point
1680                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1681                  * simply bounce migrations uselessly
1682                  */
1683                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1684                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1685         }
1686
1687         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1688                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1689         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1694  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1695  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1696  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1697  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1698  */
1699 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1700 {
1701         u64 runtime, delta, now;
1702         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1703         now = p->se.exec_start;
1704         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1705
1706         if (p->last_task_numa_placement) {
1707                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1708                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1709         } else {
1710                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1711                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1712         }
1713
1714         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1715         p->last_task_numa_placement = now;
1716
1717         return delta;
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1722  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1723  * otherwise workloads might not converge.
1724  */
1725 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1726 {
1727         nodemask_t nodes;
1728         int dist;
1729
1730         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1731         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1732                 return nid;
1733
1734         /*
1735          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1736          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1737          * both the node itself, and on nearby nodes.
1738          */
1739         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1740                 unsigned long score, max_score = 0;
1741                 int node, max_node = nid;
1742
1743                 dist = sched_max_numa_distance;
1744
1745                 for_each_online_node(node) {
1746                         score = group_weight(p, node, dist);
1747                         if (score > max_score) {
1748                                 max_score = score;
1749                                 max_node = node;
1750                         }
1751                 }
1752                 return max_node;
1753         }
1754
1755         /*
1756          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1757          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1758          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1759          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1760          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1761          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1762          * keep the complexity of the search down.
1763          */
1764         nodes = node_online_map;
1765         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1766                 unsigned long max_faults = 0;
1767                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1768                 int a, b;
1769
1770                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1771                 if (!find_numa_distance(dist))
1772                         continue;
1773
1774                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1775                         unsigned long faults = 0;
1776                         nodemask_t this_group;
1777                         nodes_clear(this_group);
1778
1779                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1780                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1781                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1782                                         faults += group_faults(p, b);
1783                                         node_set(b, this_group);
1784                                         node_clear(b, nodes);
1785                                 }
1786                         }
1787
1788                         /* Remember the top group. */
1789                         if (faults > max_faults) {
1790                                 max_faults = faults;
1791                                 max_group = this_group;
1792                                 /*
1793                                  * subtle: at the smallest distance there is
1794                                  * just one node left in each "group", the
1795                                  * winner is the preferred nid.
1796                                  */
1797                                 nid = a;
1798                         }
1799                 }
1800                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1801                 if (!max_faults)
1802                         break;
1803                 nodes = max_group;
1804         }
1805         return nid;
1806 }
1807
1808 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1809 {
1810         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1811         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1812         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1813         unsigned long total_faults;
1814         u64 runtime, period;
1815         spinlock_t *group_lock = NULL;
1816
1817         /*
1818          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1819          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1820          * that the field is read in a single access:
1821          */
1822         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1823         if (p->numa_scan_seq == seq)
1824                 return;
1825         p->numa_scan_seq = seq;
1826         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1827
1828         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1829                        p->numa_faults_locality[1];
1830         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1831
1832         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1833         if (p->numa_group) {
1834                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1835                 spin_lock_irq(group_lock);
1836         }
1837
1838         /* Find the node with the highest number of faults */
1839         for_each_online_node(nid) {
1840                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1841                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1842                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1843                 int priv;
1844
1845                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1846                         long diff, f_diff, f_weight;
1847
1848                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1849                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1850                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1851                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1852
1853                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1854                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1855                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1856                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1857
1858                         /*
1859                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1860                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1861                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1862                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1863                          * faults are less important.
1864                          */
1865                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1866                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1867                                    (total_faults + 1);
1868                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1869                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1870
1871                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1872                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1873                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1874                         p->total_numa_faults += diff;
1875                         if (p->numa_group) {
1876                                 /*
1877                                  * safe because we can only change our own group
1878                                  *
1879                                  * mem_idx represents the offset for a given
1880                                  * nid and priv in a specific region because it
1881                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1882                                  */
1883                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1884                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1885                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1886                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1887                         }
1888                 }
1889
1890                 if (faults > max_faults) {
1891                         max_faults = faults;
1892                         max_nid = nid;
1893                 }
1894
1895                 if (group_faults > max_group_faults) {
1896                         max_group_faults = group_faults;
1897                         max_group_nid = nid;
1898                 }
1899         }
1900
1901         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1902
1903         if (p->numa_group) {
1904                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1905                 spin_unlock_irq(group_lock);
1906                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1907         }
1908
1909         if (max_faults) {
1910                 /* Set the new preferred node */
1911                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1912                         sched_setnuma(p, max_nid);
1913
1914                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1915                         numa_migrate_preferred(p);
1916         }
1917 }
1918
1919 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1920 {
1921         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1922 }
1923
1924 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1925 {
1926         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1927                 kfree_rcu(grp, rcu);
1928 }
1929
1930 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1931                         int *priv)
1932 {
1933         struct numa_group *grp, *my_grp;
1934         struct task_struct *tsk;
1935         bool join = false;
1936         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1937         int i;
1938
1939         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1940                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1941                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1942
1943                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1944                 if (!grp)
1945                         return;
1946
1947                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1948                 spin_lock_init(&grp->lock);
1949                 grp->gid = p->pid;
1950                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1951                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1952                                                 nr_node_ids;
1953
1954                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1955
1956                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1957                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1958
1959                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1960
1961                 grp->nr_tasks++;
1962                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1963         }
1964
1965         rcu_read_lock();
1966         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1967
1968         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1969                 goto no_join;
1970
1971         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1972         if (!grp)
1973                 goto no_join;
1974
1975         my_grp = p->numa_group;
1976         if (grp == my_grp)
1977                 goto no_join;
1978
1979         /*
1980          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1981          * the other task will join us.
1982          */
1983         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1984                 goto no_join;
1985
1986         /*
1987          * Tie-break on the grp address.
1988          */
1989         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1990                 goto no_join;
1991
1992         /* Always join threads in the same process. */
1993         if (tsk->mm == current->mm)
1994                 join = true;
1995
1996         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1997         if (flags & TNF_SHARED)
1998                 join = true;
1999
2000         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2001         *priv = !join;
2002
2003         if (join && !get_numa_group(grp))
2004                 goto no_join;
2005
2006         rcu_read_unlock();
2007
2008         if (!join)
2009                 return;
2010
2011         BUG_ON(irqs_disabled());
2012         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2013
2014         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2015                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2016                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2017         }
2018         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2019         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2020
2021         my_grp->nr_tasks--;
2022         grp->nr_tasks++;
2023
2024         spin_unlock(&my_grp->lock);
2025         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2026
2027         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2028
2029         put_numa_group(my_grp);
2030         return;
2031
2032 no_join:
2033         rcu_read_unlock();
2034         return;
2035 }
2036
2037 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2038 {
2039         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2040         void *numa_faults = p->numa_faults;
2041         unsigned long flags;
2042         int i;
2043
2044         if (grp) {
2045                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2046                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2047                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2048                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2049
2050                 grp->nr_tasks--;
2051                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2052                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2053                 put_numa_group(grp);
2054         }
2055
2056         p->numa_faults = NULL;
2057         kfree(numa_faults);
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2062  */
2063 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2064 {
2065         struct task_struct *p = current;
2066         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2067         int cpu_node = task_node(current);
2068         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2069         int priv;
2070
2071         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2072                 return;
2073
2074         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2075         if (!p->mm)
2076                 return;
2077
2078         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2079         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2080                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2081                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2082
2083                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2084                 if (!p->numa_faults)
2085                         return;
2086
2087                 p->total_numa_faults = 0;
2088                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2089         }
2090
2091         /*
2092          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2093          * to be private if the accessing pid has not changed
2094          */
2095         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2096                 priv = 1;
2097         } else {
2098                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2099                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2100                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2101         }
2102
2103         /*
2104          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2105          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2106          * actively using should be counted as local. This allows the
2107          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2108          */
2109         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2110                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2111                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2112                 local = 1;
2113
2114         task_numa_placement(p);
2115
2116         /*
2117          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2118          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2119          */
2120         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2121                 numa_migrate_preferred(p);
2122
2123         if (migrated)
2124                 p->numa_pages_migrated += pages;
2125         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2126                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2127
2128         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2131 }
2132
2133 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2134 {
2135         /*
2136          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2137          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2138          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2139          * much of an issue though, since this is just used for
2140          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2141          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2142          */
2143         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2144         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2145 }
2146
2147 /*
2148  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2149  * Triggered from task_tick_numa().
2150  */
2151 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2152 {
2153         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2154         struct task_struct *p = current;
2155         struct mm_struct *mm = p->mm;
2156         struct vm_area_struct *vma;
2157         unsigned long start, end;
2158         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2159         long pages, virtpages;
2160
2161         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2162
2163         work->next = work; /* protect against double add */
2164         /*
2165          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2166          *
2167          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2168          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2169          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2170          * work.
2171          */
2172         if (p->flags & PF_EXITING)
2173                 return;
2174
2175         if (!mm->numa_next_scan) {
2176                 mm->numa_next_scan = now +
2177                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2178         }
2179
2180         /*
2181          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2182          */
2183         migrate = mm->numa_next_scan;
2184         if (time_before(now, migrate))
2185                 return;
2186
2187         if (p->numa_scan_period == 0) {
2188                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2189                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2190         }
2191
2192         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2193         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2194                 return;
2195
2196         /*
2197          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2198          * the next time around.
2199          */
2200         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2201
2202         start = mm->numa_scan_offset;
2203         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2204         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2205         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2206         if (!pages)
2207                 return;
2208
2209
2210         down_read(&mm->mmap_sem);
2211         vma = find_vma(mm, start);
2212         if (!vma) {
2213                 reset_ptenuma_scan(p);
2214                 start = 0;
2215                 vma = mm->mmap;
2216         }
2217         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2218                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2219                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2220                         continue;
2221                 }
2222
2223                 /*
2224                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2225                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2226                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2227                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2228                  */
2229                 if (!vma->vm_mm ||
2230                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2231                         continue;
2232
2233                 /*
2234                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2235                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2236                  */
2237                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2238                         continue;
2239
2240                 do {
2241                         start = max(start, vma->vm_start);
2242                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2243                         end = min(end, vma->vm_end);
2244                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2245
2246                         /*
2247                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2248                          * hpages that have at least one present PTE that
2249                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2250                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2251                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2252                          * areas faster.
2253                          */
2254                         if (nr_pte_updates)
2255                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2256                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2257
2258                         start = end;
2259                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2260                                 goto out;
2261
2262                         cond_resched();
2263                 } while (end != vma->vm_end);
2264         }
2265
2266 out:
2267         /*
2268          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2269          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2270          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2271          * scanner to the start so check it now.
2272          */
2273         if (vma)
2274                 mm->numa_scan_offset = start;
2275         else
2276                 reset_ptenuma_scan(p);
2277         up_read(&mm->mmap_sem);
2278 }
2279
2280 /*
2281  * Drive the periodic memory faults..
2282  */
2283 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2284 {
2285         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2286         u64 period, now;
2287
2288         /*
2289          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2290          */
2291         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2292                 return;
2293
2294         /*
2295          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2296          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2297          * task needs to have done some actual work before we bother with
2298          * NUMA placement.
2299          */
2300         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2301         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2302
2303         if (now > curr->node_stamp + period) {
2304                 if (!curr->node_stamp)
2305                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2306                 curr->node_stamp += period;
2307
2308                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2309                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2310                         task_work_add(curr, work, true);
2311                 }
2312         }
2313 }
2314 #else
2315 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2316 {
2317 }
2318
2319 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2320 {
2321 }
2322
2323 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2324 {
2325 }
2326 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2327
2328 static void
2329 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2330 {
2331         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2332         if (!parent_entity(se))
2333                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2334 #ifdef CONFIG_SMP
2335         if (entity_is_task(se)) {
2336                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2337
2338                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2339                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2340         }
2341 #endif
2342         cfs_rq->nr_running++;
2343 }
2344
2345 static void
2346 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2347 {
2348         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2349         if (!parent_entity(se))
2350                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2351         if (entity_is_task(se)) {
2352                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2353                 list_del_init(&se->group_node);
2354         }
2355         cfs_rq->nr_running--;
2356 }
2357
2358 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2359 # ifdef CONFIG_SMP
2360 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2361 {
2362         long tg_weight;
2363
2364         /*
2365          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2366          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2367          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2368          */
2369         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2370         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2371         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2372
2373         return tg_weight;
2374 }
2375
2376 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2377 {
2378         long tg_weight, load, shares;
2379
2380         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2381         load = cfs_rq->load.weight;
2382
2383         shares = (tg->shares * load);
2384         if (tg_weight)
2385                 shares /= tg_weight;
2386
2387         if (shares < MIN_SHARES)
2388                 shares = MIN_SHARES;
2389         if (shares > tg->shares)
2390                 shares = tg->shares;
2391
2392         return shares;
2393 }
2394 # else /* CONFIG_SMP */
2395 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2396 {
2397         return tg->shares;
2398 }
2399 # endif /* CONFIG_SMP */
2400 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2401                             unsigned long weight)
2402 {
2403         if (se->on_rq) {
2404                 /* commit outstanding execution time */
2405                 if (cfs_rq->curr == se)
2406                         update_curr(cfs_rq);
2407                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2408         }
2409
2410         update_load_set(&se->load, weight);
2411
2412         if (se->on_rq)
2413                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2414 }
2415
2416 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2417
2418 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2419 {
2420         struct task_group *tg;
2421         struct sched_entity *se;
2422         long shares;
2423
2424         tg = cfs_rq->tg;
2425         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2426         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2427                 return;
2428 #ifndef CONFIG_SMP
2429         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2430                 return;
2431 #endif
2432         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2433
2434         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2435 }
2436 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2437 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2438 {
2439 }
2440 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2441
2442 #ifdef CONFIG_SMP
2443 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2444 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2445         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2446         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2447         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2448         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2449         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2450         0x85aac367, 0x82cd8698,
2451 };
2452
2453 /*
2454  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2455  * over-estimates when re-combining.
2456  */
2457 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2458             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2459          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2460         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2461 };
2462
2463 /*
2464  * Approximate:
2465  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2466  */
2467 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2468 {
2469         unsigned int local_n;
2470
2471         if (!n)
2472                 return val;
2473         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2474                 return 0;
2475
2476         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2477         local_n = n;
2478
2479         /*
2480          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2481          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2482          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2483          *
2484          * To achieve constant time decay_load.
2485          */
2486         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2487                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2488                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2489         }
2490
2491         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2492         return val;
2493 }
2494
2495 /*
2496  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2497  * average will be: \Sum 1024*y^n
2498  *
2499  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2500  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2501  */
2502 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2503 {
2504         u32 contrib = 0;
2505
2506         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2507                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2508         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2509                 return LOAD_AVG_MAX;
2510
2511         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2512         do {
2513                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2514                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2515
2516                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2517         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2518
2519         contrib = decay_load(contrib, n);
2520         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2521 }
2522
2523 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2524 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2525 #endif
2526
2527 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2528
2529 /*
2530  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2531  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2532  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2533  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2534  *
2535  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2536  *      p0            p1           p2
2537  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2538  *
2539  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2540  *
2541  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2542  * following representation of historical load:
2543  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2544  *
2545  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2546  *   y^32 = 0.5
2547  *
2548  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2549  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2550  * (u_0).
2551  *
2552  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2553  * sum again by y is sufficient to update:
2554  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2555  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2556  */
2557 static __always_inline int
2558 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2559                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2560 {
2561         u64 delta, scaled_delta, periods;
2562         u32 contrib;
2563         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2564         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2565
2566         delta = now - sa->last_update_time;
2567         /*
2568          * This should only happen when time goes backwards, which it
2569          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2570          */
2571         if ((s64)delta < 0) {
2572                 sa->last_update_time = now;
2573                 return 0;
2574         }
2575
2576         /*
2577          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2578          * approximation of 1us and fast to compute.
2579          */
2580         delta >>= 10;
2581         if (!delta)
2582                 return 0;
2583         sa->last_update_time = now;
2584
2585         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2586         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2587
2588         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2589         delta_w = sa->period_contrib;
2590         if (delta + delta_w >= 1024) {
2591                 decayed = 1;
2592
2593                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2594                 sa->period_contrib = 0;
2595
2596                 /*
2597                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2598                  * out how much from delta we need to complete the current
2599                  * period and accrue it.
2600                  */
2601                 delta_w = 1024 - delta_w;
2602                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2603                 if (weight) {
2604                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2605                         if (cfs_rq) {
2606                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2607                                                 weight * scaled_delta_w;
2608                         }
2609                 }
2610                 if (running)
2611                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2612
2613                 delta -= delta_w;
2614
2615                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2616                 periods = delta / 1024;
2617                 delta %= 1024;
2618
2619                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2620                 if (cfs_rq) {
2621                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2622                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2623                 }
2624                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2625
2626                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2627                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2628                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2629                 if (weight) {
2630                         sa->load_sum += weight * contrib;
2631                         if (cfs_rq)
2632                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2633                 }
2634                 if (running)
2635                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2636         }
2637
2638         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2639         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2640         if (weight) {
2641                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2642                 if (cfs_rq)
2643                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2644         }
2645         if (running)
2646                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2647
2648         sa->period_contrib += delta;
2649
2650         if (decayed) {
2651                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2652                 if (cfs_rq) {
2653                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2654                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2655                 }
2656                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2657         }
2658
2659         return decayed;
2660 }
2661
2662 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2663 /*
2664  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2665  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2666  */
2667 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2668 {
2669         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2670
2671         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2672                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2673                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2674         }
2675 }
2676
2677 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2678 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2679 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2680
2681 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2682
2683 /*
2684  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2685  *
2686  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2687  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2688  * values.
2689  */
2690 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2691         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2692         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2693         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2694         res = var - val;                                        \
2695         if (res > var)                                          \
2696                 res = 0;                                        \
2697         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2698 } while (0)
2699
2700 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2701 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2702 {
2703         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2704         int decayed, removed = 0;
2705
2706         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2707                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2708                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2709                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2710                 removed = 1;
2711         }
2712
2713         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2714                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2715                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2716                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2717         }
2718
2719         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2720                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2721
2722 #ifndef CONFIG_64BIT
2723         smp_wmb();
2724         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2725 #endif
2726
2727         return decayed || removed;
2728 }
2729
2730 /* Update task and its cfs_rq load average */
2731 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2732 {
2733         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2734         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2735         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2736
2737         /*
2738          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2739          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2740          */
2741         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2742                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2743                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2744
2745         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2746                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2747 }
2748
2749 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2750 {
2751         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2752                 goto skip_aging;
2753
2754         /*
2755          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2756          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2757          */
2758         if (se->avg.last_update_time) {
2759                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2760                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2761
2762                 /*
2763                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2764                  * absent from the fair class for too long.
2765                  */
2766         }
2767
2768 skip_aging:
2769         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2770         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2771         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2772         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2773         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2774 }
2775
2776 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2777 {
2778         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2779                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2780                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2781
2782         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2783         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2784         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2785         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2786 }
2787
2788 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2789 static inline void
2790 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2791 {
2792         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2793         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2794         int migrated, decayed;
2795
2796         migrated = !sa->last_update_time;
2797         if (!migrated) {
2798                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2799                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2800                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2801         }
2802
2803         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2804
2805         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2806         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2807
2808         if (migrated)
2809                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2810
2811         if (decayed || migrated)
2812                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2813 }
2814
2815 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2816 static inline void
2817 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2818 {
2819         update_load_avg(se, 1);
2820
2821         cfs_rq->runnable_load_avg =
2822                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2823         cfs_rq->runnable_load_sum =
2824                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2825 }
2826
2827 #ifndef CONFIG_64BIT
2828 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2829 {
2830         u64 last_update_time_copy;
2831         u64 last_update_time;
2832
2833         do {
2834                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2835                 smp_rmb();
2836                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2837         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2838
2839         return last_update_time;
2840 }
2841 #else
2842 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2843 {
2844         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2845 }
2846 #endif
2847
2848 /*
2849  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2850  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2851  */
2852 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2853 {
2854         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2855         u64 last_update_time;
2856
2857         /*
2858          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2859          * from its (source) cfs_rq
2860          */
2861         if (se->avg.last_update_time == 0)
2862                 return;
2863
2864         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2865
2866         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2867         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2868         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2869 }
2870
2871 /*
2872  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2873  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2874  * be the only way to update the runnable statistic.
2875  */
2876 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2877 {
2878 }
2879
2880 /*
2881  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2882  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2883  * be the only way to update the runnable statistic.
2884  */
2885 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2886 {
2887 }
2888
2889 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2890 {
2891         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2892 }
2893
2894 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2895 {
2896         return cfs_rq->avg.load_avg;
2897 }
2898
2899 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2900
2901 #else /* CONFIG_SMP */
2902
2903 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2904 static inline void
2905 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2906 static inline void
2907 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2908 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2909
2910 static inline void
2911 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2912 static inline void
2913 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2914
2915 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2916 {
2917         return 0;
2918 }
2919
2920 #endif /* CONFIG_SMP */
2921
2922 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2923 {
2924 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2925         struct task_struct *tsk = NULL;
2926
2927         if (entity_is_task(se))
2928                 tsk = task_of(se);
2929
2930         if (se->statistics.sleep_start) {
2931                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2932
2933                 if ((s64)delta < 0)
2934                         delta = 0;
2935
2936                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2937                         se->statistics.sleep_max = delta;
2938
2939                 se->statistics.sleep_start = 0;
2940                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2941
2942                 if (tsk) {
2943                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2944                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2945                 }
2946         }
2947         if (se->statistics.block_start) {
2948                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2949
2950                 if ((s64)delta < 0)
2951                         delta = 0;
2952
2953                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2954                         se->statistics.block_max = delta;
2955
2956                 se->statistics.block_start = 0;
2957                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2958
2959                 if (tsk) {
2960                         if (tsk->in_iowait) {
2961                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2962                                 se->statistics.iowait_count++;
2963                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2964                         }
2965
2966                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2967                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2968
2969                         /*
2970                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2971                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2972                          * amount of time that the task spent sleeping:
2973                          */
2974                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2975                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2976                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2977                                                 delta >> 20);
2978                         }
2979                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2980                 }
2981         }
2982 #endif
2983 }
2984
2985 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2986 {
2987 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2988         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2989
2990         if (d < 0)
2991                 d = -d;
2992
2993         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2994                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2995 #endif
2996 }
2997
2998 static void
2999 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3000 {
3001         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3002
3003         /*
3004          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3005          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3006          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3007          * stays open at the end.
3008          */
3009         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3010                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3011
3012         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3013         if (!initial) {
3014                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3015
3016                 /*
3017                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3018                  * for a gentler effect of sleepers:
3019                  */
3020                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3021                         thresh >>= 1;
3022
3023                 vruntime -= thresh;
3024         }
3025
3026         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3027         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3028 }
3029
3030 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3031
3032 static void
3033 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3034 {
3035         /*
3036          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3037          * through calling update_curr().
3038          */
3039         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3040                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3041
3042         /*
3043          * Update run-time statistics of the 'current'.
3044          */
3045         update_curr(cfs_rq);
3046         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3047         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3048         update_cfs_shares(cfs_rq);
3049
3050         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3051                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3052                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3053         }
3054
3055         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3056         check_spread(cfs_rq, se);
3057         if (se != cfs_rq->curr)
3058                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3059         se->on_rq = 1;
3060
3061         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3062                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3063                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3064         }
3065 }
3066
3067 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3068 {
3069         for_each_sched_entity(se) {
3070                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3071                 if (cfs_rq->last != se)
3072                         break;
3073
3074                 cfs_rq->last = NULL;
3075         }
3076 }
3077
3078 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3079 {
3080         for_each_sched_entity(se) {
3081                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3082                 if (cfs_rq->next != se)
3083                         break;
3084
3085                 cfs_rq->next = NULL;
3086         }
3087 }
3088
3089 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3090 {
3091         for_each_sched_entity(se) {
3092                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3093                 if (cfs_rq->skip != se)
3094                         break;
3095
3096                 cfs_rq->skip = NULL;
3097         }
3098 }
3099
3100 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3101 {
3102         if (cfs_rq->last == se)
3103                 __clear_buddies_last(se);
3104
3105         if (cfs_rq->next == se)
3106                 __clear_buddies_next(se);
3107
3108         if (cfs_rq->skip == se)
3109                 __clear_buddies_skip(se);
3110 }
3111
3112 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3113
3114 static void
3115 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3116 {
3117         /*
3118          * Update run-time statistics of the 'current'.
3119          */
3120         update_curr(cfs_rq);
3121         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3122
3123         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3124         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3125 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3126                 if (entity_is_task(se)) {
3127                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3128
3129                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3130                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3131                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3132                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3133                 }
3134 #endif
3135         }
3136
3137         clear_buddies(cfs_rq, se);
3138
3139         if (se != cfs_rq->curr)
3140                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3141         se->on_rq = 0;
3142         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3143
3144         /*
3145          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3146          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3147          * movement in our normalized position.
3148          */
3149         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3150                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3151
3152         /* return excess runtime on last dequeue */
3153         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3154
3155         update_min_vruntime(cfs_rq);
3156         update_cfs_shares(cfs_rq);
3157 }
3158
3159 /*
3160  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3161  */
3162 static void
3163 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3164 {
3165         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3166         struct sched_entity *se;
3167         s64 delta;
3168
3169         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3170         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3171         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3172                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3173                 /*
3174                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3175                  * re-elected due to buddy favours.
3176                  */
3177                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3178                 return;
3179         }
3180
3181         /*
3182          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3183          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3184          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3185          */
3186         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3187                 return;
3188
3189         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3190         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3191
3192         if (delta < 0)
3193                 return;
3194
3195         if (delta > ideal_runtime)
3196                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3197 }
3198
3199 static void
3200 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3201 {
3202         /* 'current' is not kept within the tree. */
3203         if (se->on_rq) {
3204                 /*
3205                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3206                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3207                  * runqueue.
3208                  */
3209                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3210                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3211                 update_load_avg(se, 1);
3212         }
3213
3214         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3215         cfs_rq->curr = se;
3216 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3217         /*
3218          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3219          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3220          * when there are only lesser-weight tasks around):
3221          */
3222         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3223                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3224                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3225         }
3226 #endif
3227         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3228 }
3229
3230 static int
3231 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3232
3233 /*
3234  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3235  * 1) keep things fair between processes/task groups
3236  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3237  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3238  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3239  */
3240 static struct sched_entity *
3241 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3242 {
3243         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3244         struct sched_entity *se;
3245
3246         /*
3247          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3248          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3249          */
3250         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3251                 left = curr;
3252
3253         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3254
3255         /*
3256          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3257          * be done without getting too unfair.
3258          */
3259         if (cfs_rq->skip == se) {
3260                 struct sched_entity *second;
3261
3262                 if (se == curr) {
3263                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3264                 } else {
3265                         second = __pick_next_entity(se);
3266                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3267                                 second = curr;
3268                 }
3269
3270                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3271                         se = second;
3272         }
3273
3274         /*
3275          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3276          */
3277         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3278                 se = cfs_rq->last;
3279
3280         /*
3281          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3282          */
3283         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3284                 se = cfs_rq->next;
3285
3286         clear_buddies(cfs_rq, se);
3287
3288         return se;
3289 }
3290
3291 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3292
3293 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3294 {
3295         /*
3296          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3297          * was not called and update_curr() has to be done:
3298          */
3299         if (prev->on_rq)
3300                 update_curr(cfs_rq);
3301
3302         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3303         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3304
3305         check_spread(cfs_rq, prev);
3306         if (prev->on_rq) {
3307                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3308                 /* Put 'current' back into the tree. */
3309                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3310                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3311                 update_load_avg(prev, 0);
3312         }
3313         cfs_rq->curr = NULL;
3314 }
3315
3316 static void
3317 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3318 {
3319         /*
3320          * Update run-time statistics of the 'current'.
3321          */
3322         update_curr(cfs_rq);
3323
3324         /*
3325          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3326          */
3327         update_load_avg(curr, 1);
3328         update_cfs_shares(cfs_rq);
3329
3330 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3331         /*
3332          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3333          * validating it and just reschedule.
3334          */
3335         if (queued) {
3336                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3337                 return;
3338         }
3339         /*
3340          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3341          */
3342         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3343                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3344                 return;
3345 #endif
3346
3347         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3348                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3349 }
3350
3351
3352 /**************************************************
3353  * CFS bandwidth control machinery
3354  */
3355
3356 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3357
3358 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3359 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3360
3361 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3362 {
3363         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3364 }
3365
3366 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3367 {
3368         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3369 }
3370
3371 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3372 {
3373         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3374 }
3375 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3376 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3377 {
3378         return true;
3379 }
3380
3381 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3382 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3383 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3384
3385 /*
3386  * default period for cfs group bandwidth.
3387  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3388  */
3389 static inline u64 default_cfs_period(void)
3390 {
3391         return 100000000ULL;
3392 }
3393
3394 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3395 {
3396         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3397 }
3398
3399 /*
3400  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3401  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3402  * additional synchronization around rq->lock.
3403  *
3404  * requires cfs_b->lock
3405  */
3406 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3407 {
3408         u64 now;
3409
3410         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3411                 return;
3412
3413         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3414         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3415         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3416 }
3417
3418 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3419 {
3420         return &tg->cfs_bandwidth;
3421 }
3422
3423 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3424 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3425 {
3426         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3427                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3428
3429         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3430 }
3431
3432 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3433 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3434 {
3435         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3436         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3437         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3438
3439         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3440         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3441
3442         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3443         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3444                 amount = min_amount;
3445         else {
3446                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3447
3448                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3449                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3450                         cfs_b->runtime -= amount;
3451                         cfs_b->idle = 0;
3452                 }
3453         }
3454         expires = cfs_b->runtime_expires;
3455         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3456
3457         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3458         /*
3459          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3460          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3461          * issued.
3462          */
3463         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3464                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3465
3466         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3467 }
3468
3469 /*
3470  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3471  * fact that rq->clock snapshots this value.
3472  */
3473 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3474 {
3475         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3476
3477         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3478         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3479                 return;
3480
3481         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3482                 return;
3483
3484         /*
3485          * If the local deadline has passed we have to consider the
3486          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3487          * has not truly expired.
3488          *
3489          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3490          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3491          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3492          * exact equality, so a partial write will still work.
3493          */
3494
3495         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3496                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3497                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3498         } else {
3499                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3500                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3501         }
3502 }
3503
3504 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3505 {
3506         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3507         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3508         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3509
3510         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3511                 return;
3512
3513         /*
3514          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3515          * hierarchy can be throttled
3516          */
3517         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3518                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3519 }
3520
3521 static __always_inline
3522 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3523 {
3524         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3525                 return;
3526
3527         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3528 }
3529
3530 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3531 {
3532         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3533 }
3534
3535 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3536 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3537 {
3538         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3539 }
3540
3541 /*
3542  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3543  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3544  * load-balance operations.
3545  */
3546 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3547                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3548 {
3549         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3550
3551         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3552         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3553
3554         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3555                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3556 }
3557
3558 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3559 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3560 {
3561         struct rq *rq = data;
3562         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3563
3564         cfs_rq->throttle_count--;
3565 #ifdef CONFIG_SMP
3566         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3567                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3568                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3569                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3570         }
3571 #endif
3572
3573         return 0;
3574 }
3575
3576 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3577 {
3578         struct rq *rq = data;
3579         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3580
3581         /* group is entering throttled state, stop time */
3582         if (!cfs_rq->throttle_count)
3583                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3584         cfs_rq->throttle_count++;
3585
3586         return 0;
3587 }
3588
3589 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3590 {
3591         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3592         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3593         struct sched_entity *se;
3594         long task_delta, dequeue = 1;
3595         bool empty;
3596
3597         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3598
3599         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3600         rcu_read_lock();
3601         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3602         rcu_read_unlock();
3603
3604         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3605         for_each_sched_entity(se) {
3606                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3607                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3608                 if (!se->on_rq)
3609                         break;
3610
3611                 if (dequeue)
3612                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3613                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3614
3615                 if (qcfs_rq->load.weight)
3616                         dequeue = 0;
3617         }
3618
3619         if (!se)
3620                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3621
3622         cfs_rq->throttled = 1;
3623         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3624         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3625         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3626
3627         /*
3628          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3629          * distribute_cfs_runtime will not see us
3630          */
3631         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3632
3633         /*
3634          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3635          * timer is running.
3636          */
3637         if (empty)
3638                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3639
3640         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3641 }
3642
3643 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3644 {
3645         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3646         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3647         struct sched_entity *se;
3648         int enqueue = 1;
3649         long task_delta;
3650
3651         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3652
3653         cfs_rq->throttled = 0;
3654
3655         update_rq_clock(rq);
3656
3657         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3658         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3659         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3660         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3661
3662         /* update hierarchical throttle state */
3663         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3664
3665         if (!cfs_rq->load.weight)
3666                 return;
3667
3668         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3669         for_each_sched_entity(se) {
3670                 if (se->on_rq)
3671                         enqueue = 0;
3672
3673                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3674                 if (enqueue)
3675                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3676                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3677
3678                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3679                         break;
3680         }
3681
3682         if (!se)
3683                 add_nr_running(rq, task_delta);
3684
3685         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3686         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3687                 resched_curr(rq);
3688 }
3689
3690 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3691                 u64 remaining, u64 expires)
3692 {
3693         struct cfs_rq *cfs_rq;
3694         u64 runtime;
3695         u64 starting_runtime = remaining;
3696
3697         rcu_read_lock();
3698         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3699                                 throttled_list) {
3700                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3701
3702                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3703                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3704                         goto next;
3705
3706                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3707                 if (runtime > remaining)
3708                         runtime = remaining;
3709                 remaining -= runtime;
3710
3711                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3712                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3713
3714                 /* we check whether we're throttled above */
3715                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3716                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3717
3718 next:
3719                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3720
3721                 if (!remaining)
3722                         break;
3723         }
3724         rcu_read_unlock();
3725
3726         return starting_runtime - remaining;
3727 }
3728
3729 /*
3730  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3731  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3732  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3733  * used to track this state.
3734  */
3735 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3736 {
3737         u64 runtime, runtime_expires;
3738         int throttled;
3739
3740         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3741         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3742                 goto out_deactivate;
3743
3744         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3745         cfs_b->nr_periods += overrun;
3746
3747         /*
3748          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3749          * we're going inactive then everything else can be deferred
3750          */
3751         if (cfs_b->idle && !throttled)
3752                 goto out_deactivate;
3753
3754         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3755
3756         if (!throttled) {
3757                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3758                 cfs_b->idle = 1;
3759                 return 0;
3760         }
3761
3762         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3763         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3764
3765         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3766
3767         /*
3768          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3769          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3770          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3771          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3772          * only by limited amounts in that extreme case.
3773          */
3774         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3775                 runtime = cfs_b->runtime;
3776                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3777                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3778                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3779                                                  runtime_expires);
3780                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3781
3782                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3783
3784                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3785         }
3786
3787         /*
3788          * While we are ensured activity in the period following an
3789          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3790          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3791          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3792          */
3793         cfs_b->idle = 0;
3794
3795         return 0;
3796
3797 out_deactivate:
3798         return 1;
3799 }
3800
3801 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3802 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3803 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3804 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3805 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3806 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3807
3808 /*
3809  * Are we near the end of the current quota period?
3810  *
3811  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3812  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3813  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3814  */
3815 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3816 {
3817         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3818         u64 remaining;
3819
3820         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3821         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3822                 return 1;
3823
3824         /* is a quota refresh about to occur? */
3825         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3826         if (remaining < min_expire)
3827                 return 1;
3828
3829         return 0;
3830 }
3831
3832 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3833 {
3834         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3835
3836         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3837         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3838                 return;
3839
3840         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3841                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3842                         HRTIMER_MODE_REL);
3843 }
3844
3845 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3846 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3847 {
3848         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3849         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3850
3851         if (slack_runtime <= 0)
3852                 return;
3853
3854         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3855         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3856             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3857                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3858
3859                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3860                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3861                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3862                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3863         }
3864         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3865
3866         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3867         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3868 }
3869
3870 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         if (!cfs_bandwidth_used())
3873                 return;
3874
3875         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3876                 return;
3877
3878         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3879 }
3880
3881 /*
3882  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3883  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3884  */
3885 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3886 {
3887         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3888         u64 expires;
3889
3890         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3891         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3892         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3893                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3894                 return;
3895         }
3896
3897         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3898                 runtime = cfs_b->runtime;
3899
3900         expires = cfs_b->runtime_expires;
3901         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3902
3903         if (!runtime)
3904                 return;
3905
3906         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3907
3908         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3909         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3910                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3911         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3916  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3917  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3918  */
3919 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3920 {
3921         if (!cfs_bandwidth_used())
3922                 return;
3923
3924         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3925         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3926                 return;
3927
3928         /* ensure the group is not already throttled */
3929         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3930                 return;
3931
3932         /* update runtime allocation */
3933         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3934         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3935                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3936 }
3937
3938 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3939 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3940 {
3941         if (!cfs_bandwidth_used())
3942                 return false;
3943
3944         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3945                 return false;
3946
3947         /*
3948          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3949          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3950          */
3951         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3952                 return true;
3953
3954         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3955         return true;
3956 }
3957
3958 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3959 {
3960         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3961                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3962
3963         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3964
3965         return HRTIMER_NORESTART;
3966 }
3967
3968 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3969 {
3970         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3971                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3972         int overrun;
3973         int idle = 0;
3974
3975         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3976         for (;;) {
3977                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3978                 if (!overrun)
3979                         break;
3980
3981                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3982         }
3983         if (idle)
3984                 cfs_b->period_active = 0;
3985         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3986
3987         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3988 }
3989
3990 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3991 {
3992         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3993         cfs_b->runtime = 0;
3994         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3995         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3996
3997         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3998         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3999         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4000         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4001         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4002 }
4003
4004 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4005 {
4006         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4007         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4008 }
4009
4010 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4011 {
4012         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4013
4014         if (!cfs_b->period_active) {
4015                 cfs_b->period_active = 1;
4016                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4017                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4018         }
4019 }
4020
4021 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4022 {
4023         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4024         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4025                 return;
4026
4027         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4028         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4029 }
4030
4031 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4032 {
4033         struct cfs_rq *cfs_rq;
4034
4035         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4036                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4037
4038                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4039                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4040                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4041         }
4042 }
4043
4044 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4045 {
4046         struct cfs_rq *cfs_rq;
4047
4048         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4049                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4050                         continue;
4051
4052                 /*
4053                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4054                  * there's some valid quota amount
4055                  */
4056                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4057                 /*
4058                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4059                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4060                  */
4061                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4062
4063                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4064                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4065         }
4066 }
4067
4068 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4069 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4070 {
4071         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4072 }
4073
4074 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4075 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4076 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4077 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4078
4079 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4080 {
4081         return 0;
4082 }
4083
4084 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4085 {
4086         return 0;
4087 }
4088
4089 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4090                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4091 {
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4096
4097 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4098 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4099 #endif
4100
4101 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4102 {
4103         return NULL;
4104 }
4105 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4106 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4107 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4108
4109 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4110
4111 /**************************************************
4112  * CFS operations on tasks:
4113  */
4114
4115 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4116 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4117 {
4118         struct sched_entity *se = &p->se;
4119         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4120
4121         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4122
4123         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4124                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4125                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4126                 s64 delta = slice - ran;
4127
4128                 if (delta < 0) {
4129                         if (rq->curr == p)
4130                                 resched_curr(rq);
4131                         return;
4132                 }
4133                 hrtick_start(rq, delta);
4134         }
4135 }
4136
4137 /*
4138  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4139  * current task is from our class and nr_running is low enough
4140  * to matter.
4141  */
4142 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4143 {
4144         struct task_struct *curr = rq->curr;
4145
4146         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4147                 return;
4148
4149         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4150                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4151 }
4152 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4153 static inline void
4154 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4155 {
4156 }
4157
4158 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4159 {
4160 }
4161 #endif
4162
4163 /*
4164  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4165  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4166  * then put the task into the rbtree:
4167  */
4168 static void
4169 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4170 {
4171         struct cfs_rq *cfs_rq;
4172         struct sched_entity *se = &p->se;
4173
4174         for_each_sched_entity(se) {
4175                 if (se->on_rq)
4176                         break;
4177                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4178                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4179
4180                 /*
4181                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4182                  *
4183                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4184                  * post the final h_nr_running increment below.
4185                 */
4186                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4187                         break;
4188                 cfs_rq->h_nr_running++;
4189
4190                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4191         }
4192
4193         for_each_sched_entity(se) {
4194                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4195                 cfs_rq->h_nr_running++;
4196
4197                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4198                         break;
4199
4200                 update_load_avg(se, 1);
4201                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4202         }
4203
4204         if (!se)
4205                 add_nr_running(rq, 1);
4206
4207         hrtick_update(rq);
4208 }
4209
4210 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4211
4212 /*
4213  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4214  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4215  * update the fair scheduling stats:
4216  */
4217 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4218 {
4219         struct cfs_rq *cfs_rq;
4220         struct sched_entity *se = &p->se;
4221         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4222
4223         for_each_sched_entity(se) {
4224                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4225                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4226
4227                 /*
4228                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4229                  *
4230                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4231                  * post the final h_nr_running decrement below.
4232                 */
4233                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4234                         break;
4235                 cfs_rq->h_nr_running--;
4236
4237                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4238                 if (cfs_rq->load.weight) {
4239                         /*
4240                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4241                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4242                          */
4243                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4244                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4245
4246                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4247                         se = parent_entity(se);
4248                         break;
4249                 }
4250                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4251         }
4252
4253         for_each_sched_entity(se) {
4254                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4255                 cfs_rq->h_nr_running--;
4256
4257                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4258                         break;
4259
4260                 update_load_avg(se, 1);
4261                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4262         }
4263
4264         if (!se)
4265                 sub_nr_running(rq, 1);
4266
4267         hrtick_update(rq);
4268 }
4269
4270 #ifdef CONFIG_SMP
4271
4272 /*
4273  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4274  */
4275
4276 /*
4277  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4278  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4279  *
4280  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4281  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4282  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4283  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4284  *
4285  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4286  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4287  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4288  *
4289  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4290  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4291  * particular idx is approximated to be zero.
4292  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4293  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4294  * based on 128 point scale.
4295  * Example:
4296  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4297  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4298  *
4299  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4300  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4301  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4302  */
4303 #define DEGRADE_SHIFT           7
4304 static const unsigned char
4305                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4306 static const unsigned char
4307                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4308                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4309                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4310                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4311                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4312                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4313
4314 /*
4315  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4316  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4317  * adding any new load.
4318  */
4319 static unsigned long
4320 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4321 {
4322         int j = 0;
4323
4324         if (!missed_updates)
4325                 return load;
4326
4327         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4328                 return 0;
4329
4330         if (idx == 1)
4331                 return load >> missed_updates;
4332
4333         while (missed_updates) {
4334                 if (missed_updates % 2)
4335                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4336
4337                 missed_updates >>= 1;
4338                 j++;
4339         }
4340         return load;
4341 }
4342
4343 /*
4344  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4345  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4346  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4347  */
4348 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4349                               unsigned long pending_updates)
4350 {
4351         int i, scale;
4352
4353         this_rq->nr_load_updates++;
4354
4355         /* Update our load: */
4356         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4357         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4358                 unsigned long old_load, new_load;
4359
4360                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4361
4362                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4363                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4364                 new_load = this_load;
4365                 /*
4366                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4367                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4368                  * example.
4369                  */
4370                 if (new_load > old_load)
4371                         new_load += scale - 1;
4372
4373                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4374         }
4375
4376         sched_avg_update(this_rq);
4377 }
4378
4379 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4380 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4381 {
4382         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4383 }
4384
4385 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4386 /*
4387  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4388  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4389  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4390  *
4391  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4392  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4393  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4394  * (tick_nohz_idle_exit).
4395  *
4396  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4397  */
4398
4399 /*
4400  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4401  * idle balance.
4402  */
4403 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4404 {
4405         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4406         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4407         unsigned long pending_updates;
4408
4409         /*
4410          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4411          */
4412         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4413                 return;
4414
4415         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4416         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4417
4418         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4419 }
4420
4421 /*
4422  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4423  */
4424 void update_cpu_load_nohz(void)
4425 {
4426         struct rq *this_rq = this_rq();
4427         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4428         unsigned long pending_updates;
4429
4430         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4431                 return;
4432
4433         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4434         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4435         if (pending_updates) {
4436                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4437                 /*
4438                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4439                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4440                  */
4441                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4442         }
4443         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4444 }
4445 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4446
4447 /*
4448  * Called from scheduler_tick()
4449  */
4450 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4451 {
4452         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4453         /*
4454          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4455          */
4456         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4457         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4458 }
4459
4460 /*
4461  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4462  * according to the scheduling class and "nice" value.
4463  *
4464  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4465  * balance conservatively.
4466  */
4467 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4468 {
4469         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4470         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4471
4472         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4473                 return total;
4474
4475         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4476 }
4477
4478 /*
4479  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4480  * according to the scheduling class and "nice" value.
4481  */
4482 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4483 {
4484         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4485         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4486
4487         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4488                 return total;
4489
4490         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4491 }
4492
4493 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4494 {
4495         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4496 }
4497
4498 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4499 {
4500         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4501 }
4502
4503 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4504 {
4505         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4506         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4507         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4508
4509         if (nr_running)
4510                 return load_avg / nr_running;
4511
4512         return 0;
4513 }
4514
4515 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4516 {
4517         /*
4518          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4519          * about the boundary, really active task won't care
4520          * about the loss.
4521          */
4522         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4523                 current->wakee_flips >>= 1;
4524                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4525         }
4526
4527         if (current->last_wakee != p) {
4528                 current->last_wakee = p;
4529                 current->wakee_flips++;
4530         }
4531 }
4532
4533 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4534 {
4535         struct sched_entity *se = &p->se;
4536         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4537         u64 min_vruntime;
4538
4539 #ifndef CONFIG_64BIT
4540         u64 min_vruntime_copy;
4541
4542         do {
4543                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4544                 smp_rmb();
4545                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4546         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4547 #else
4548         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4549 #endif
4550
4551         se->vruntime -= min_vruntime;
4552         record_wakee(p);
4553 }
4554
4555 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4556 /*
4557  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4558  *
4559  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4560  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4561  * can calculate the shift in shares.
4562  *
4563  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4564  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4565  * total group weight.
4566  *
4567  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4568  * distribution (s_i) using:
4569  *
4570  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4571  *
4572  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4573  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4574  * shares distribution (s_i):
4575  *
4576  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4577  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4578  *
4579  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4580  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4581  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4582  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4583  *
4584  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4585  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4586  *
4587  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4588  *
4589  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4590  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4591  * weight and shares distributions like:
4592  *
4593  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4594  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4595  *
4596  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4597  *
4598  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4599  *
4600  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4601  *
4602  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4603  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4604  * 4/7) times the weight of the group.
4605  */
4606 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4607 {
4608         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4609
4610         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4611                 return wl;
4612
4613         for_each_sched_entity(se) {
4614                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4615                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4616
4617                 tg = cfs_rq->tg;
4618
4619                 /*
4620                  * W = @wg + \Sum rw_j
4621                  */
4622                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4623
4624                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4625                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4626                 W += w;
4627
4628                 /*
4629                  * w = rw_i + @wl
4630                  */
4631                 w += wl;
4632
4633                 /*
4634                  * wl = S * s'_i; see (2)
4635                  */
4636                 if (W > 0 && w < W)
4637                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4638                 else
4639                         wl = tg->shares;
4640
4641                 /*
4642                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4643                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4644                  * calc_cfs_shares().
4645                  */
4646                 if (wl < MIN_SHARES)
4647                         wl = MIN_SHARES;
4648
4649                 /*
4650                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4651                  */
4652                 wl -= se->avg.load_avg;
4653
4654                 /*
4655                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4656                  * the final effective load change on the root group. Since
4657                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4658                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4659                  * resulting from this level per the above.
4660                  */
4661                 wg = 0;
4662         }
4663
4664         return wl;
4665 }
4666 #else
4667
4668 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4669 {
4670         return wl;
4671 }
4672
4673 #endif
4674
4675 /*
4676  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4677  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4678  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4679  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4680  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4681  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4682  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4683  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4684  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4685  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4686  */
4687 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4688 {
4689         unsigned int master = current->wakee_flips;
4690         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4691         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4692
4693         if (master < slave)
4694                 swap(master, slave);
4695         if (slave < factor || master < slave * factor)
4696                 return 0;
4697         return 1;
4698 }
4699
4700 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4701 {
4702         s64 this_load, load;
4703         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4704         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4705         struct task_group *tg;
4706         unsigned long weight;
4707         int balanced;
4708
4709         idx       = sd->wake_idx;
4710         this_cpu  = smp_processor_id();
4711         prev_cpu  = task_cpu(p);
4712         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4713         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4714
4715         /*
4716          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4717          * effect of the currently running task from the load
4718          * of the current CPU:
4719          */
4720         if (sync) {
4721                 tg = task_group(current);
4722                 weight = current->se.avg.load_avg;
4723
4724                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4725                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4726         }
4727
4728         tg = task_group(p);
4729         weight = p->se.avg.load_avg;
4730
4731         /*
4732          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4733          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4734          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4735          * about that, so that's good too.
4736          *
4737          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4738          * task to be woken on this_cpu.
4739          */
4740         this_eff_load = 100;
4741         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4742
4743         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4744         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4745
4746         if (this_load > 0) {
4747                 this_eff_load *= this_load +
4748                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4749
4750                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4751         }
4752
4753         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4754
4755         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4756
4757         if (!balanced)
4758                 return 0;
4759
4760         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4761         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4762
4763         return 1;
4764 }
4765
4766 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
4767 {
4768         return p->se.avg.util_avg;
4769 }
4770
4771 static unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
4772
4773 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
4774 {
4775         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4776
4777         util += task_util(p);
4778
4779         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
4780 }
4781
4782 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
4783 {
4784         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
4785         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
4786
4787         if (capacity == max_capacity)
4788                 return true;
4789
4790         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
4791                 return true;
4792
4793         return __task_fits(p, cpu, 0);
4794 }
4795
4796 static int cpu_util(int cpu);
4797
4798 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
4799 {
4800         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
4801 }
4802
4803 static bool cpu_overutilized(int cpu)
4804 {
4805         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
4806 }
4807
4808 /*
4809  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4810  * domain.
4811  */
4812 static struct sched_group *
4813 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4814                   int this_cpu, int sd_flag)
4815 {
4816         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4817         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
4818         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4819         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
4820         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
4821         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4822         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4823
4824         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4825                 load_idx = sd->wake_idx;
4826
4827         do {
4828                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
4829                 int local_group;
4830                 int i;
4831
4832                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4833                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4834                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4835                         continue;
4836
4837                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4838                                                sched_group_cpus(group));
4839
4840                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4841                 avg_load = 0;
4842
4843                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4844                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4845                         if (local_group)
4846                                 load = source_load(i, load_idx);
4847                         else
4848                                 load = target_load(i, load_idx);
4849
4850                         avg_load += load;
4851
4852                         /*
4853                          * Look for most energy-efficient group that can fit
4854                          * that can fit the task.
4855                          */
4856                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
4857                                 fit_capacity = capacity_of(i);
4858                                 fit_group = group;
4859                         }
4860
4861                         /*
4862                          * Look for group which has most spare capacity on a
4863                          * single cpu.
4864                          */
4865                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
4866                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
4867                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
4868                                 spare_group = group;
4869                         }
4870                 }
4871
4872                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4873                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4874
4875                 if (local_group) {
4876                         this_load = avg_load;
4877                 } else if (avg_load < min_load) {
4878                         min_load = avg_load;
4879                         idlest = group;
4880                 }
4881         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4882
4883         if (fit_group)
4884                 return fit_group;
4885
4886         if (spare_group)
4887                 return spare_group;
4888
4889         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4890                 return NULL;
4891         return idlest;
4892 }
4893
4894 /*
4895  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4896  */
4897 static int
4898 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4899 {
4900         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4901         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4902         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4903         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4904         int shallowest_idle_cpu = -1;
4905         int i;
4906
4907         /* Traverse only the allowed CPUs */
4908         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4909                 if (task_fits_spare(p, i)) {
4910                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4911                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4912                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4913                                 /*
4914                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4915                                  * has the smallest exit latency irrespective
4916                                  * of any idle timestamp.
4917                                  */
4918                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4919                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4920                                 shallowest_idle_cpu = i;
4921                         } else if (idle_cpu(i) &&
4922                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4923                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4924                                 /*
4925                                  * If equal or no active idle state, then
4926                                  * the most recently idled CPU might have
4927                                  * a warmer cache.
4928                                  */
4929                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4930                                 shallowest_idle_cpu = i;
4931                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4932                                 /*
4933                                  * If we haven't found an idle CPU yet
4934                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
4935                                  * fallback.
4936                                  */
4937                                 shallowest_idle_cpu = i;
4938                         }
4939                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4940                         load = weighted_cpuload(i);
4941                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4942                                 min_load = load;
4943                                 least_loaded_cpu = i;
4944                         }
4945                 }
4946         }
4947
4948         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4949 }
4950
4951 /*
4952  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4953  */
4954 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4955 {
4956         struct sched_domain *sd;
4957         struct sched_group *sg;
4958         int i = task_cpu(p);
4959
4960         if (idle_cpu(target))
4961                 return target;
4962
4963         /*
4964          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4965          */
4966         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4967                 return i;
4968
4969         /*
4970          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4971          */
4972         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4973         for_each_lower_domain(sd) {
4974                 sg = sd->groups;
4975                 do {
4976                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4977                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4978                                 goto next;
4979
4980                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4981                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4982                                         goto next;
4983                         }
4984
4985                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4986                                         tsk_cpus_allowed(p));
4987                         goto done;
4988 next:
4989                         sg = sg->next;
4990                 } while (sg != sd->groups);
4991         }
4992 done:
4993         return target;
4994 }
4995
4996 /*
4997  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4998  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4999  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5000  * CFS task (ie cpu_capacity).
5001  *
5002  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5003  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5004  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5005  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5006  * (arch_scale_freq_capacity()).
5007  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5008  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5009  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5010  *
5011  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5012  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5013  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5014  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5015  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5016  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5017  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5018  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5019  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5020  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5021  */
5022 static int cpu_util(int cpu)
5023 {
5024         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5025         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5026
5027         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5028 }
5029
5030 /*
5031  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5032  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5033  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5034  *
5035  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5036  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5037  *
5038  * Returns the target cpu number.
5039  *
5040  * preempt must be disabled.
5041  */
5042 static int
5043 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5044 {
5045         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5046         int cpu = smp_processor_id();
5047         int new_cpu = prev_cpu;
5048         int want_affine = 0;
5049         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5050
5051         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5052                 want_affine = !wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5053                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5054
5055         rcu_read_lock();
5056         for_each_domain(cpu, tmp) {
5057                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5058                         break;
5059
5060                 /*
5061                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5062                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5063                  */
5064                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5065                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5066                         affine_sd = tmp;
5067                         break;
5068                 }
5069
5070                 if (tmp->flags & sd_flag)
5071                         sd = tmp;
5072                 else if (!want_affine)
5073                         break;
5074         }
5075
5076         if (affine_sd) {
5077                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5078                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5079                         new_cpu = cpu;
5080         }
5081
5082         if (!sd) {
5083                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5084                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5085
5086         } else while (sd) {
5087                 struct sched_group *group;
5088                 int weight;
5089
5090                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5091                         sd = sd->child;
5092                         continue;
5093                 }
5094
5095                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5096                 if (!group) {
5097                         sd = sd->child;
5098                         continue;
5099                 }
5100
5101                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5102                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5103                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5104                         sd = sd->child;
5105                         continue;
5106                 }
5107
5108                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5109                 cpu = new_cpu;
5110                 weight = sd->span_weight;
5111                 sd = NULL;
5112                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5113                         if (weight <= tmp->span_weight)
5114                                 break;
5115                         if (tmp->flags & sd_flag)
5116                                 sd = tmp;
5117                 }
5118                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5119         }
5120         rcu_read_unlock();
5121
5122         return new_cpu;
5123 }
5124
5125 /*
5126  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5127  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5128  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5129  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5130  */
5131 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5132 {
5133         /*
5134          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5135          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5136          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5137          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5138          * load sounds not bad.
5139          */
5140         remove_entity_load_avg(&p->se);
5141
5142         /* Tell new CPU we are migrated */
5143         p->se.avg.last_update_time = 0;
5144
5145         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5146         p->se.exec_start = 0;
5147 }
5148
5149 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5150 {
5151         remove_entity_load_avg(&p->se);
5152 }
5153 #endif /* CONFIG_SMP */
5154
5155 static unsigned long
5156 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5157 {
5158         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5159
5160         /*
5161          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5162          * to virtual-time in his units.
5163          *
5164          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5165          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5166          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5167          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5168          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5169          *
5170          * This is especially important for buddies when the leftmost
5171          * task is higher priority than the buddy.
5172          */
5173         return calc_delta_fair(gran, se);
5174 }
5175
5176 /*
5177  * Should 'se' preempt 'curr'.
5178  *
5179  *             |s1
5180  *        |s2
5181  *   |s3
5182  *         g
5183  *      |<--->|c
5184  *
5185  *  w(c, s1) = -1
5186  *  w(c, s2) =  0
5187  *  w(c, s3) =  1
5188  *
5189  */
5190 static int
5191 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5192 {
5193         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5194
5195         if (vdiff <= 0)
5196                 return -1;
5197
5198         gran = wakeup_gran(curr, se);
5199         if (vdiff > gran)
5200                 return 1;
5201
5202         return 0;
5203 }
5204
5205 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5206 {
5207         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5208                 return;
5209
5210         for_each_sched_entity(se)
5211                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5212 }
5213
5214 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5215 {
5216         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5217                 return;
5218
5219         for_each_sched_entity(se)
5220                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5221 }
5222
5223 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5224 {
5225         for_each_sched_entity(se)
5226                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5227 }
5228
5229 /*
5230  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5231  */
5232 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5233 {
5234         struct task_struct *curr = rq->curr;
5235         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5236         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5237         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5238         int next_buddy_marked = 0;
5239
5240         if (unlikely(se == pse))
5241                 return;
5242
5243         /*
5244          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5245          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5246          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5247          * next-buddy nomination below.
5248          */
5249         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5250                 return;
5251
5252         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5253                 set_next_buddy(pse);
5254                 next_buddy_marked = 1;
5255         }
5256
5257         /*
5258          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5259          * wake up path.
5260          *
5261          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5262          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5263          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5264          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5265          * below.
5266          */
5267         if (test_tsk_need_resched(curr))
5268                 return;
5269
5270         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5271         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5272             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5273                 goto preempt;
5274
5275         /*
5276          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5277          * is driven by the tick):
5278          */
5279         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5280                 return;
5281
5282         find_matching_se(&se, &pse);
5283         update_curr(cfs_rq_of(se));
5284         BUG_ON(!pse);
5285         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5286                 /*
5287                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5288                  * triggering this preemption.
5289                  */
5290                 if (!next_buddy_marked)
5291                         set_next_buddy(pse);
5292                 goto preempt;
5293         }
5294
5295         return;
5296
5297 preempt:
5298         resched_curr(rq);
5299         /*
5300          * Only set the backward buddy when the current task is still
5301          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5302          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5303          * point, either of which can * drop the rq lock.
5304          *
5305          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5306          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5307          */
5308         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5309                 return;
5310
5311         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5312                 set_last_buddy(se);
5313 }
5314
5315 static struct task_struct *
5316 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5317 {
5318         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5319         struct sched_entity *se;
5320         struct task_struct *p;
5321         int new_tasks;
5322
5323 again:
5324 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5325         if (!cfs_rq->nr_running)
5326                 goto idle;
5327
5328         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5329                 goto simple;
5330
5331         /*
5332          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5333          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5334          *
5335          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5336          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5337          */
5338
5339         do {
5340                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5341
5342                 /*
5343                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5344                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5345                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5346                  * forget we've ever seen it.
5347                  */
5348                 if (curr) {
5349                         if (curr->on_rq)
5350                                 update_curr(cfs_rq);
5351                         else
5352                                 curr = NULL;
5353
5354                         /*
5355                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5356                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5357                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5358                          * be correct.
5359                          */
5360                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5361                                 goto simple;
5362                 }
5363
5364                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5365                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5366         } while (cfs_rq);
5367
5368         p = task_of(se);
5369
5370         /*
5371          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5372          * is a different task than we started out with, try and touch the
5373          * least amount of cfs_rqs.
5374          */
5375         if (prev != p) {
5376                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5377
5378                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5379                         int se_depth = se->depth;
5380                         int pse_depth = pse->depth;
5381
5382                         if (se_depth <= pse_depth) {
5383                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5384                                 pse = parent_entity(pse);
5385                         }
5386                         if (se_depth >= pse_depth) {
5387                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5388                                 se = parent_entity(se);
5389                         }
5390                 }
5391
5392                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5393                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5394         }
5395
5396         if (hrtick_enabled(rq))
5397                 hrtick_start_fair(rq, p);
5398
5399         return p;
5400 simple:
5401         cfs_rq = &rq->cfs;
5402 #endif
5403
5404         if (!cfs_rq->nr_running)
5405                 goto idle;
5406
5407         put_prev_task(rq, prev);
5408
5409         do {
5410                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5411                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5412                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5413         } while (cfs_rq);
5414
5415         p = task_of(se);
5416
5417         if (hrtick_enabled(rq))
5418                 hrtick_start_fair(rq, p);
5419
5420         return p;
5421
5422 idle:
5423         /*
5424          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5425          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5426          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5427          * re-start the picking loop.
5428          */
5429         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5430         new_tasks = idle_balance(rq);
5431         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5432         /*
5433          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5434          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5435          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5436          */
5437         if (new_tasks < 0)
5438                 return RETRY_TASK;
5439
5440         if (new_tasks > 0)
5441                 goto again;
5442
5443         return NULL;
5444 }
5445
5446 /*
5447  * Account for a descheduled task:
5448  */
5449 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5450 {
5451         struct sched_entity *se = &prev->se;
5452         struct cfs_rq *cfs_rq;
5453
5454         for_each_sched_entity(se) {
5455                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5456                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5457         }
5458 }
5459
5460 /*
5461  * sched_yield() is very simple
5462  *
5463  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5464  */
5465 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5466 {
5467         struct task_struct *curr = rq->curr;
5468         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5469         struct sched_entity *se = &curr->se;
5470
5471         /*
5472          * Are we the only task in the tree?
5473          */
5474         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5475                 return;
5476
5477         clear_buddies(cfs_rq, se);
5478
5479         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5480                 update_rq_clock(rq);
5481                 /*
5482                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5483                  */
5484                 update_curr(cfs_rq);
5485                 /*
5486                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5487                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5488                  * and double the fastpath cost.
5489                  */
5490                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5491         }
5492
5493         set_skip_buddy(se);
5494 }
5495
5496 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5497 {
5498         struct sched_entity *se = &p->se;
5499
5500         /* throttled hierarchies are not runnable */
5501         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5502                 return false;
5503
5504         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5505         set_next_buddy(se);
5506
5507         yield_task_fair(rq);
5508
5509         return true;
5510 }
5511
5512 #ifdef CONFIG_SMP
5513 /**************************************************
5514  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5515  *
5516  * BASICS
5517  *
5518  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5519  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5520  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5521  *
5522  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5523  *
5524  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5525  * W_i,0 is defined as:
5526  *
5527  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5528  *
5529  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5530  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5531  *
5532  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5533  * weight:
5534  *
5535  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5536  *
5537  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5538  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5539  * can also include other factors [XXX].
5540  *
5541  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5542  * directly from (1):
5543  *
5544  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5545  *
5546  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5547  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5548  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5549  *
5550  * [XXX expand on:
5551  *     - infeasible weights;
5552  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5553  *
5554  *
5555  * SCHED DOMAINS
5556  *
5557  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5558  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5559  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5560  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5561  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5562  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5563  * the groups.
5564  *
5565  * This yields:
5566  *
5567  *     log_2 n     1     n
5568  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5569  *     i = 0      2^i   2^i
5570  *                               `- size of each group
5571  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5572  *         |         `- freq
5573  *         `- sum over all levels
5574  *
5575  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5576  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5577  *
5578  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5579  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5580  *
5581  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5582  *
5583  *             log_2 n     
5584  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5585  *             k = 0
5586  *
5587  * And you'll find that:
5588  *
5589  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5590  *
5591  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5592  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5593  * of:
5594  *
5595  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5596  *
5597  *
5598  * WORK CONSERVING
5599  *
5600  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5601  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5602  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5603  *
5604  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5605  * time.
5606  *
5607  * [XXX more?]
5608  *
5609  *
5610  * CGROUPS
5611  *
5612  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5613  *
5614  *                                s_k,i
5615  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5616  *                                 S_k
5617  *
5618  * Where
5619  *
5620  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5621  *
5622  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5623  *
5624  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5625  * property.
5626  *
5627  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5628  *      rewrite all of this once again.]
5629  */ 
5630
5631 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5632
5633 enum fbq_type { regular, remote, all };
5634
5635 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5636 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5637 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5638 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5639
5640 struct lb_env {
5641         struct sched_domain     *sd;
5642
5643         struct rq               *src_rq;
5644         int                     src_cpu;
5645
5646         int                     dst_cpu;
5647         struct rq               *dst_rq;
5648
5649         struct cpumask          *dst_grpmask;
5650         int                     new_dst_cpu;
5651         enum cpu_idle_type      idle;
5652         long                    imbalance;
5653         unsigned int            src_grp_nr_running;
5654         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5655         struct cpumask          *cpus;
5656
5657         unsigned int            flags;
5658
5659         unsigned int            loop;
5660         unsigned int            loop_break;
5661         unsigned int            loop_max;
5662
5663         enum fbq_type           fbq_type;
5664         struct list_head        tasks;
5665 };
5666
5667 /*
5668  * Is this task likely cache-hot:
5669  */
5670 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5671 {
5672         s64 delta;
5673
5674         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5675
5676         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5677                 return 0;
5678
5679         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5680                 return 0;
5681
5682         /*
5683          * Buddy candidates are cache hot:
5684          */
5685         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5686                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5687                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5688                 return 1;
5689
5690         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5691                 return 1;
5692         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5693                 return 0;
5694
5695         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5696
5697         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5698 }
5699
5700 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5701 /*
5702  * Returns 1, if task migration degrades locality
5703  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5704  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5705  */
5706 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5707 {
5708         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5709         unsigned long src_faults, dst_faults;
5710         int src_nid, dst_nid;
5711
5712         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5713                 return -1;
5714
5715         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5716                 return -1;
5717
5718         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5719         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5720
5721         if (src_nid == dst_nid)
5722                 return -1;
5723
5724         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5725         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5726                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5727                         return 1;
5728                 else
5729                         return -1;
5730         }
5731
5732         /* Encourage migration to the preferred node. */
5733         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5734                 return 0;
5735
5736         if (numa_group) {
5737                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5738                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5739         } else {
5740                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5741                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5742         }
5743
5744         return dst_faults < src_faults;
5745 }
5746
5747 #else
5748 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5749                                              struct lb_env *env)
5750 {
5751         return -1;
5752 }
5753 #endif
5754
5755 /*
5756  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5757  */
5758 static
5759 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5760 {
5761         int tsk_cache_hot;
5762
5763         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5764
5765         /*
5766          * We do not migrate tasks that are:
5767          * 1) throttled_lb_pair, or
5768          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5769          * 3) running (obviously), or
5770          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5771          */
5772         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5773                 return 0;
5774
5775         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5776                 int cpu;
5777
5778                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5779
5780                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5781
5782                 /*
5783                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5784                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5785                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5786                  *
5787                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5788                  * one in current iteration.
5789                  */
5790                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5791                         return 0;
5792
5793                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5794                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5795                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5796                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5797                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5798                                 break;
5799                         }
5800                 }
5801
5802                 return 0;
5803         }
5804
5805         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5806         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5807
5808         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5809                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5810                 return 0;
5811         }
5812
5813         /*
5814          * Aggressive migration if:
5815          * 1) destination numa is preferred
5816          * 2) task is cache cold, or
5817          * 3) too many balance attempts have failed.
5818          */
5819         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5820         if (tsk_cache_hot == -1)
5821                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5822
5823         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5824             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5825                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5826                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5827                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5828                 }
5829                 return 1;
5830         }
5831
5832         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5833         return 0;
5834 }
5835
5836 /*
5837  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5838  */
5839 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5840 {
5841         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5842
5843         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5844         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5845         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5846 }
5847
5848 /*
5849  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5850  * part of active balancing operations within "domain".
5851  *
5852  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5853  */
5854 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5855 {
5856         struct task_struct *p, *n;
5857
5858         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5859
5860         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5861                 if (!can_migrate_task(p, env))
5862                         continue;
5863
5864                 detach_task(p, env);
5865
5866                 /*
5867                  * Right now, this is only the second place where
5868                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5869                  * so we can safely collect stats here rather than
5870                  * inside detach_tasks().
5871                  */
5872                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5873                 return p;
5874         }
5875         return NULL;
5876 }
5877
5878 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5879
5880 /*
5881  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5882  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5883  *
5884  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5885  */
5886 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5887 {
5888         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5889         struct task_struct *p;
5890         unsigned long load;
5891         int detached = 0;
5892
5893         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5894
5895         if (env->imbalance <= 0)
5896                 return 0;
5897
5898         while (!list_empty(tasks)) {
5899                 /*
5900                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5901                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5902                  */
5903                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5904                         break;
5905
5906                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5907
5908                 env->loop++;
5909                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5910                 if (env->loop > env->loop_max)
5911                         break;
5912
5913                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5914                 if (env->loop > env->loop_break) {
5915                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5916                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5917                         break;
5918                 }
5919
5920                 if (!can_migrate_task(p, env))
5921                         goto next;
5922
5923                 load = task_h_load(p);
5924
5925                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5926                         goto next;
5927
5928                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5929                         goto next;
5930
5931                 detach_task(p, env);
5932                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5933
5934                 detached++;
5935                 env->imbalance -= load;
5936
5937 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5938                 /*
5939                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5940                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5941                  * the critical section.
5942                  */
5943                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5944                         break;
5945 #endif
5946
5947                 /*
5948                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5949                  * weighted load.
5950                  */
5951                 if (env->imbalance <= 0)
5952                         break;
5953
5954                 continue;
5955 next:
5956                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5957         }
5958
5959         /*
5960          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5961          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5962          * than inside detach_one_task().
5963          */
5964         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5965
5966         return detached;
5967 }
5968
5969 /*
5970  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5971  */
5972 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5973 {
5974         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5975
5976         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5977         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5978         activate_task(rq, p, 0);
5979         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5980 }
5981
5982 /*
5983  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5984  * its new rq.
5985  */
5986 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5987 {
5988         raw_spin_lock(&rq->lock);
5989         attach_task(rq, p);
5990         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5991 }
5992
5993 /*
5994  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5995  * new rq.
5996  */
5997 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5998 {
5999         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6000         struct task_struct *p;
6001
6002         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6003
6004         while (!list_empty(tasks)) {
6005                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6006                 list_del_init(&p->se.group_node);
6007
6008                 attach_task(env->dst_rq, p);
6009         }
6010
6011         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6012 }
6013
6014 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6015 static void update_blocked_averages(int cpu)
6016 {
6017         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6018         struct cfs_rq *cfs_rq;
6019         unsigned long flags;
6020
6021         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6022         update_rq_clock(rq);
6023
6024         /*
6025          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6026          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6027          */
6028         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6029                 /* throttled entities do not contribute to load */
6030                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6031                         continue;
6032
6033                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6034                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6035         }
6036         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6037 }
6038
6039 /*
6040  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6041  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6042  * group is a fraction of its parents load.
6043  */
6044 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6045 {
6046         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6047         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6048         unsigned long now = jiffies;
6049         unsigned long load;
6050
6051         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6052                 return;
6053
6054         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6055         for_each_sched_entity(se) {
6056                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6057                 cfs_rq->h_load_next = se;
6058                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6059                         break;
6060         }
6061
6062         if (!se) {
6063                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6064                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6065         }
6066
6067         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6068                 load = cfs_rq->h_load;
6069                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6070                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6071                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6072                 cfs_rq->h_load = load;
6073                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6074         }
6075 }
6076
6077 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6078 {
6079         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6080
6081         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6082         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6083                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6084 }
6085 #else
6086 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6087 {
6088         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6089         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6090         unsigned long flags;
6091
6092         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6093         update_rq_clock(rq);
6094         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6095         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6096 }
6097
6098 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6099 {
6100         return p->se.avg.load_avg;
6101 }
6102 #endif
6103
6104 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6105
6106 enum group_type {
6107         group_other = 0,
6108         group_imbalanced,
6109         group_overloaded,
6110 };
6111
6112 /*
6113  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6114  */
6115 struct sg_lb_stats {
6116         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6117         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6118         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6119         unsigned long load_per_task;
6120         unsigned long group_capacity;
6121         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6122         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6123         unsigned int idle_cpus;
6124         unsigned int group_weight;
6125         enum group_type group_type;
6126         int group_no_capacity;
6127 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6128         unsigned int nr_numa_running;
6129         unsigned int nr_preferred_running;
6130 #endif
6131 };
6132
6133 /*
6134  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6135  *               during load balancing.
6136  */
6137 struct sd_lb_stats {
6138         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6139         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6140         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6141         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6142         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6143
6144         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6145         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6146 };
6147
6148 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6149 {
6150         /*
6151          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6152          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6153          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6154          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6155          */
6156         *sds = (struct sd_lb_stats){
6157                 .busiest = NULL,
6158                 .local = NULL,
6159                 .total_load = 0UL,
6160                 .total_capacity = 0UL,
6161                 .busiest_stat = {
6162                         .avg_load = 0UL,
6163                         .sum_nr_running = 0,
6164                         .group_type = group_other,
6165                 },
6166         };
6167 }
6168
6169 /**
6170  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6171  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6172  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6173  *
6174  * Return: The load index.
6175  */
6176 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6177                                         enum cpu_idle_type idle)
6178 {
6179         int load_idx;
6180
6181         switch (idle) {
6182         case CPU_NOT_IDLE:
6183                 load_idx = sd->busy_idx;
6184                 break;
6185
6186         case CPU_NEWLY_IDLE:
6187                 load_idx = sd->newidle_idx;
6188                 break;
6189         default:
6190                 load_idx = sd->idle_idx;
6191                 break;
6192         }
6193
6194         return load_idx;
6195 }
6196
6197 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6198 {
6199         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6200         u64 total, used, age_stamp, avg;
6201         s64 delta;
6202
6203         /*
6204          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6205          * we read them once before doing sanity checks on them.
6206          */
6207         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6208         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6209         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6210
6211         if (unlikely(delta < 0))
6212                 delta = 0;
6213
6214         total = sched_avg_period() + delta;
6215
6216         used = div_u64(avg, total);
6217
6218         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6219                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6220
6221         return 1;
6222 }
6223
6224 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6225 {
6226         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6227         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6228
6229         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6230
6231         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6232         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6233
6234         if (!capacity)
6235                 capacity = 1;
6236
6237         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6238         sdg->sgc->capacity = capacity;
6239 }
6240
6241 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6242 {
6243         struct sched_domain *child = sd->child;
6244         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6245         unsigned long capacity;
6246         unsigned long interval;
6247
6248         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6249         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6250         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6251
6252         if (!child) {
6253                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6254                 return;
6255         }
6256
6257         capacity = 0;
6258
6259         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6260                 /*
6261                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6262                  * span the current group.
6263                  */
6264
6265                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6266                         struct sched_group_capacity *sgc;
6267                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6268
6269                         /*
6270                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6271                          * gets here before we've attached the domains to the
6272                          * runqueues.
6273                          *
6274                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6275                          * in update_cpu_capacity().
6276                          *
6277                          * This avoids capacity from being 0 and
6278                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6279                          */
6280                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6281                                 capacity += capacity_of(cpu);
6282                                 continue;
6283                         }
6284
6285                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6286                         capacity += sgc->capacity;
6287                 }
6288         } else  {
6289                 /*
6290                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6291                  * span the current group.
6292                  */ 
6293
6294                 group = child->groups;
6295                 do {
6296                         capacity += group->sgc->capacity;
6297                         group = group->next;
6298                 } while (group != child->groups);
6299         }
6300
6301         sdg->sgc->capacity = capacity;
6302 }
6303
6304 /*
6305  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6306  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6307  * Return true is the capacity is reduced
6308  */
6309 static inline int
6310 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6311 {
6312         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6313                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6314 }
6315
6316 /*
6317  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6318  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6319  *
6320  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6321  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6322  * Something like:
6323  *
6324  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6325  *              *     * * *
6326  *
6327  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6328  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6329  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6330  *
6331  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6332  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6333  * moving tasks due to affinity constraints.
6334  *
6335  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6336  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6337  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6338  * to create an effective group imbalance.
6339  *
6340  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6341  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6342  * subtle and fragile situation.
6343  */
6344
6345 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6346 {
6347         return group->sgc->imbalance;
6348 }
6349
6350 /*
6351  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6352  * be used by some tasks.
6353  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6354  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6355  * available capacity for CFS tasks.
6356  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6357  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6358  * capacity in meaningful for the load balancer.
6359  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6360  * any benefit for the load balance.
6361  */
6362 static inline bool
6363 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6364 {
6365         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6366                 return true;
6367
6368         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6369                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6370                 return true;
6371
6372         return false;
6373 }
6374
6375 /*
6376  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6377  *  handle.
6378  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6379  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6380  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6381  *  false.
6382  */
6383 static inline bool
6384 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6385 {
6386         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6387                 return false;
6388
6389         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6390                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6391                 return true;
6392
6393         return false;
6394 }
6395
6396 static inline enum
6397 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6398                           struct sg_lb_stats *sgs)
6399 {
6400         if (sgs->group_no_capacity)
6401                 return group_overloaded;
6402
6403         if (sg_imbalanced(group))
6404                 return group_imbalanced;
6405
6406         return group_other;
6407 }
6408
6409 /**
6410  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6411  * @env: The load balancing environment.
6412  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6413  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6414  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6415  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6416  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6417  */
6418 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6419                         struct sched_group *group, int load_idx,
6420                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6421                         bool *overload)
6422 {
6423         unsigned long load;
6424         int i;
6425
6426         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6427
6428         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6429                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6430
6431                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6432                 if (local_group)
6433                         load = target_load(i, load_idx);
6434                 else
6435                         load = source_load(i, load_idx);
6436
6437                 sgs->group_load += load;
6438                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6439                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6440
6441                 if (rq->nr_running > 1)
6442                         *overload = true;
6443
6444 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6445                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6446                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6447 #endif
6448                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6449                 if (idle_cpu(i))
6450                         sgs->idle_cpus++;
6451         }
6452
6453         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6454         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6455         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6456
6457         if (sgs->sum_nr_running)
6458                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6459
6460         sgs->group_weight = group->group_weight;
6461
6462         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6463         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6464 }
6465
6466 /**
6467  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6468  * @env: The load balancing environment.
6469  * @sds: sched_domain statistics
6470  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6471  * @sgs: sched_group statistics
6472  *
6473  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6474  * busiest group.
6475  *
6476  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6477  * busiest group. %false otherwise.
6478  */
6479 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6480                                    struct sd_lb_stats *sds,
6481                                    struct sched_group *sg,
6482                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6483 {
6484         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6485
6486         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6487                 return true;
6488
6489         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6490                 return false;
6491
6492         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6493                 return false;
6494
6495         /* This is the busiest node in its class. */
6496         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6497                 return true;
6498
6499         /*
6500          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6501          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6502          * higher than ourself as busy.
6503          */
6504         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6505                 if (!sds->busiest)
6506                         return true;
6507
6508                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6509                         return true;
6510         }
6511
6512         return false;
6513 }
6514
6515 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6516 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6517 {
6518         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6519                 return regular;
6520         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6521                 return remote;
6522         return all;
6523 }
6524
6525 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6526 {
6527         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6528                 return regular;
6529         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6530                 return remote;
6531         return all;
6532 }
6533 #else
6534 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6535 {
6536         return all;
6537 }
6538
6539 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6540 {
6541         return regular;
6542 }
6543 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6544
6545 /**
6546  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6547  * @env: The load balancing environment.
6548  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6549  */
6550 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6551 {
6552         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6553         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6554         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6555         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6556         bool overload = false;
6557
6558         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6559                 prefer_sibling = 1;
6560
6561         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6562
6563         do {
6564                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6565                 int local_group;
6566
6567                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6568                 if (local_group) {
6569                         sds->local = sg;
6570                         sgs = &sds->local_stat;
6571
6572                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6573                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6574                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6575                 }
6576
6577                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6578                                                 &overload);
6579
6580                 if (local_group)
6581                         goto next_group;
6582
6583                 /*
6584                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6585                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6586                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6587                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6588                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6589                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6590                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6591                  * the tasks on the system).
6592                  */
6593                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6594                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6595                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6596                         sgs->group_no_capacity = 1;
6597                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6598                 }
6599
6600                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6601                         sds->busiest = sg;
6602                         sds->busiest_stat = *sgs;
6603                 }
6604
6605 next_group:
6606                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6607                 sds->total_load += sgs->group_load;
6608                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6609
6610                 sg = sg->next;
6611         } while (sg != env->sd->groups);
6612
6613         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6614                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6615
6616         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
6617
6618         if (!env->sd->parent) {
6619                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6620                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6621                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6622         }
6623
6624 }
6625
6626 /**
6627  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6628  *                      sched doman.
6629  *
6630  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6631  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6632  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6633  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6634  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6635  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6636  *
6637  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6638  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6639  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6640  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6641  * number.
6642  *
6643  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6644  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6645  *
6646  * @env: The load balancing environment.
6647  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6648  */
6649 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6650 {
6651         int busiest_cpu;
6652
6653         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6654                 return 0;
6655
6656         if (!sds->busiest)
6657                 return 0;
6658
6659         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6660         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6661                 return 0;
6662
6663         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6664                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6665                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6666
6667         return 1;
6668 }
6669
6670 /**
6671  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6672  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6673  *                      load balancing.
6674  * @env: The load balancing environment.
6675  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6676  */
6677 static inline
6678 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6679 {
6680         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6681         unsigned int imbn = 2;
6682         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6683         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6684
6685         local = &sds->local_stat;
6686         busiest = &sds->busiest_stat;
6687
6688         if (!local->sum_nr_running)
6689                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6690         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6691                 imbn = 1;
6692
6693         scaled_busy_load_per_task =
6694                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6695                 busiest->group_capacity;
6696
6697         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6698             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6699                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6700                 return;
6701         }
6702
6703         /*
6704          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6705          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6706          * moving them.
6707          */
6708
6709         capa_now += busiest->group_capacity *
6710                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6711         capa_now += local->group_capacity *
6712                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6713         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6714
6715         /* Amount of load we'd subtract */
6716         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6717                 capa_move += busiest->group_capacity *
6718                             min(busiest->load_per_task,
6719                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6720         }
6721
6722         /* Amount of load we'd add */
6723         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6724             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6725                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6726                       local->group_capacity;
6727         } else {
6728                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6729                       local->group_capacity;
6730         }
6731         capa_move += local->group_capacity *
6732                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6733         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6734
6735         /* Move if we gain throughput */
6736         if (capa_move > capa_now)
6737                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6738 }
6739
6740 /**
6741  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6742  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6743  * @env: load balance environment
6744  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6745  */
6746 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6747 {
6748         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6749         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6750
6751         local = &sds->local_stat;
6752         busiest = &sds->busiest_stat;
6753
6754         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6755                 /*
6756                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6757                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6758                  */
6759                 busiest->load_per_task =
6760                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6761         }
6762
6763         /*
6764          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6765          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6766          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6767          */
6768         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6769             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6770                 env->imbalance = 0;
6771                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6772         }
6773
6774         /*
6775          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6776          */
6777         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6778             local->group_type   == group_overloaded) {
6779                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6780                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6781                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6782                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6783                 else
6784                         load_above_capacity = ~0UL;
6785         }
6786
6787         /*
6788          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6789          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6790          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6791          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6792          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6793          * for the minimum possible imbalance.
6794          */
6795         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6796
6797         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6798         env->imbalance = min(
6799                 max_pull * busiest->group_capacity,
6800                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6801         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6802
6803         /*
6804          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6805          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6806          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6807          * moved
6808          */
6809         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6810                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6811 }
6812
6813 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6814
6815 /**
6816  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6817  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6818  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6819  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6820  * such a group exists.
6821  *
6822  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6823  * to restore balance.
6824  *
6825  * @env: The load balancing environment.
6826  *
6827  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6828  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6829  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6830  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6831  */
6832 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6833 {
6834         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6835         struct sd_lb_stats sds;
6836
6837         init_sd_lb_stats(&sds);
6838
6839         /*
6840          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6841          * this level.
6842          */
6843         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6844         local = &sds.local_stat;
6845         busiest = &sds.busiest_stat;
6846
6847         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6848         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6849             check_asym_packing(env, &sds))
6850                 return sds.busiest;
6851
6852         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6853         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6854                 goto out_balanced;
6855
6856         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6857                                                 / sds.total_capacity;
6858
6859         /*
6860          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6861          * work because they assume all things are equal, which typically
6862          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6863          */
6864         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6865                 goto force_balance;
6866
6867         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6868         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6869             busiest->group_no_capacity)
6870                 goto force_balance;
6871
6872         /*
6873          * If the local group is busier than the selected busiest group
6874          * don't try and pull any tasks.
6875          */
6876         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6877                 goto out_balanced;
6878
6879         /*
6880          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6881          * average load.
6882          */
6883         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6884                 goto out_balanced;
6885
6886         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6887                 /*
6888                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6889                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6890                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6891                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6892                  * might end up to just move the imbalance on another group
6893                  */
6894                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6895                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6896                         goto out_balanced;
6897         } else {
6898                 /*
6899                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6900                  * imbalance_pct to be conservative.
6901                  */
6902                 if (100 * busiest->avg_load <=
6903                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6904                         goto out_balanced;
6905         }
6906
6907 force_balance:
6908         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6909         calculate_imbalance(env, &sds);
6910         return sds.busiest;
6911
6912 out_balanced:
6913         env->imbalance = 0;
6914         return NULL;
6915 }
6916
6917 /*
6918  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6919  */
6920 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6921                                      struct sched_group *group)
6922 {
6923         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6924         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6925         int i;
6926
6927         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6928                 unsigned long capacity, wl;
6929                 enum fbq_type rt;
6930
6931                 rq = cpu_rq(i);
6932                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6933
6934                 /*
6935                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6936                  *  - regular: there are !numa tasks
6937                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6938                  *  - all:     there is no distinction
6939                  *
6940                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6941                  * ignore those when there's better options.
6942                  *
6943                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6944                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6945                  * queue by moving tasks around inside the node.
6946                  *
6947                  * If we cannot move enough load due to this classification
6948                  * the next pass will adjust the group classification and
6949                  * allow migration of more tasks.
6950                  *
6951                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6952                  */
6953                 if (rt > env->fbq_type)
6954                         continue;
6955
6956                 capacity = capacity_of(i);
6957
6958                 wl = weighted_cpuload(i);
6959
6960                 /*
6961                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6962                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6963                  */
6964
6965                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6966                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6967                         continue;
6968
6969                 /*
6970                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6971                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6972                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6973                  * potentially running at a lower capacity.
6974                  *
6975                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6976                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6977                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6978                  * our previous maximum.
6979                  */
6980                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6981                         busiest_load = wl;
6982                         busiest_capacity = capacity;
6983                         busiest = rq;
6984                 }
6985         }
6986
6987         return busiest;
6988 }
6989
6990 /*
6991  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6992  * so long as it is large enough.
6993  */
6994 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6995
6996 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6997 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6998
6999 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7000 {
7001         struct sched_domain *sd = env->sd;
7002
7003         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7004
7005                 /*
7006                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7007                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7008                  * lowest numbered CPUs.
7009                  */
7010                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7011                         return 1;
7012         }
7013
7014         /*
7015          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7016          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7017          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7018          * available on dst_cpu.
7019          */
7020         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7021             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7022                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7023                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7024                         return 1;
7025         }
7026
7027         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7028                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7029                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7030                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7031                         return 1;
7032         }
7033
7034         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7035 }
7036
7037 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7038
7039 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7040 {
7041         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7042         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7043         int cpu, balance_cpu = -1;
7044
7045         /*
7046          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7047          * to do the newly idle load balance.
7048          */
7049         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7050                 return 1;
7051
7052         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7053         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7054         /* Try to find first idle cpu */
7055         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7056                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7057                         continue;
7058
7059                 balance_cpu = cpu;
7060                 break;
7061         }
7062
7063         if (balance_cpu == -1)
7064                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7065
7066         /*
7067          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7068          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7069          */
7070         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7071 }
7072
7073 /*
7074  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7075  * tasks if there is an imbalance.
7076  */
7077 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7078                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7079                         int *continue_balancing)
7080 {
7081         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7082         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7083         struct sched_group *group;
7084         struct rq *busiest;
7085         unsigned long flags;
7086         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7087
7088         struct lb_env env = {
7089                 .sd             = sd,
7090                 .dst_cpu        = this_cpu,
7091                 .dst_rq         = this_rq,
7092                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7093                 .idle           = idle,
7094                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7095                 .cpus           = cpus,
7096                 .fbq_type       = all,
7097                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7098         };
7099
7100         /*
7101          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7102          * other cpus in our group
7103          */
7104         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7105                 env.dst_grpmask = NULL;
7106
7107         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7108
7109         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7110
7111 redo:
7112         if (!should_we_balance(&env)) {
7113                 *continue_balancing = 0;
7114                 goto out_balanced;
7115         }
7116
7117         group = find_busiest_group(&env);
7118         if (!group) {
7119                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7120                 goto out_balanced;
7121         }
7122
7123         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7124         if (!busiest) {
7125                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7126                 goto out_balanced;
7127         }
7128
7129         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7130
7131         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7132
7133         env.src_cpu = busiest->cpu;
7134         env.src_rq = busiest;
7135
7136         ld_moved = 0;
7137         if (busiest->nr_running > 1) {
7138                 /*
7139                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7140                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7141                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7142                  * correctly treated as an imbalance.
7143                  */
7144                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7145                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7146
7147 more_balance:
7148                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7149
7150                 /*
7151                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7152                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7153                  */
7154                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7155
7156                 /*
7157                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7158                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7159                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7160                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7161                  * See task_rq_lock() family for the details.
7162                  */
7163
7164                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7165
7166                 if (cur_ld_moved) {
7167                         attach_tasks(&env);
7168                         ld_moved += cur_ld_moved;
7169                 }
7170
7171                 local_irq_restore(flags);
7172
7173                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7174                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7175                         goto more_balance;
7176                 }
7177
7178                 /*
7179                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7180                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7181                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7182                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7183                  * sched_group.
7184                  *
7185                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7186                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7187                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7188                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7189                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7190                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7191                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7192                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7193                  * This however should not happen so much in practice and
7194                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7195                  * excess load moved.
7196                  */
7197                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7198
7199                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7200                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7201
7202                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7203                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7204                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7205                         env.loop         = 0;
7206                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7207
7208                         /*
7209                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7210                          * need to continue with same src_cpu.
7211                          */
7212                         goto more_balance;
7213                 }
7214
7215                 /*
7216                  * We failed to reach balance because of affinity.
7217                  */
7218                 if (sd_parent) {
7219                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7220
7221                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7222                                 *group_imbalance = 1;
7223                 }
7224
7225                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7226                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7227                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7228                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7229                                 env.loop = 0;
7230                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7231                                 goto redo;
7232                         }
7233                         goto out_all_pinned;
7234                 }
7235         }
7236
7237         if (!ld_moved) {
7238                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7239                 /*
7240                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7241                  * We do not want newidle balance, which can be very
7242                  * frequent, pollute the failure counter causing
7243                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7244                  */
7245                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7246                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7247                                 sd->nr_balance_failed++;
7248
7249                 if (need_active_balance(&env)) {
7250                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7251
7252                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7253                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7254                          * moved to this_cpu
7255                          */
7256                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7257                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7258                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7259                                                             flags);
7260                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7261                                 goto out_one_pinned;
7262                         }
7263
7264                         /*
7265                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7266                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7267                          * only after active load balance is finished.
7268                          */
7269                         if (!busiest->active_balance) {
7270                                 busiest->active_balance = 1;
7271                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7272                                 active_balance = 1;
7273                         }
7274                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7275
7276                         if (active_balance) {
7277                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7278                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7279                                         &busiest->active_balance_work);
7280                         }
7281
7282                         /*
7283                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7284                          * counter.
7285                          */
7286                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7287                 }
7288         } else
7289                 sd->nr_balance_failed = 0;
7290
7291         if (likely(!active_balance)) {
7292                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7293                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7294         } else {
7295                 /*
7296                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7297                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7298                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7299                  * detach_tasks).
7300                  */
7301                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7302                         sd->balance_interval *= 2;
7303         }
7304
7305         goto out;
7306
7307 out_balanced:
7308         /*
7309          * We reach balance although we may have faced some affinity
7310          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7311          */
7312         if (sd_parent) {
7313                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7314
7315                 if (*group_imbalance)
7316                         *group_imbalance = 0;
7317         }
7318
7319 out_all_pinned:
7320         /*
7321          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7322          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7323          * can try to migrate them.
7324          */
7325         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7326
7327         sd->nr_balance_failed = 0;
7328
7329 out_one_pinned:
7330         /* tune up the balancing interval */
7331         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7332                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7333                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7334                 sd->balance_interval *= 2;
7335
7336         ld_moved = 0;
7337 out:
7338         return ld_moved;
7339 }
7340
7341 static inline unsigned long
7342 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7343 {
7344         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7345
7346         if (cpu_busy)
7347                 interval *= sd->busy_factor;
7348
7349         /* scale ms to jiffies */
7350         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7351         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7352
7353         return interval;
7354 }
7355
7356 static inline void
7357 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7358 {
7359         unsigned long interval, next;
7360
7361         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7362         next = sd->last_balance + interval;
7363
7364         if (time_after(*next_balance, next))
7365                 *next_balance = next;
7366 }
7367
7368 /*
7369  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7370  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7371  */
7372 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7373 {
7374         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7375         int this_cpu = this_rq->cpu;
7376         struct sched_domain *sd;
7377         int pulled_task = 0;
7378         u64 curr_cost = 0;
7379
7380         idle_enter_fair(this_rq);
7381
7382         /*
7383          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7384          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7385          */
7386         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7387
7388         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7389             !this_rq->rd->overload) {
7390                 rcu_read_lock();
7391                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7392                 if (sd)
7393                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7394                 rcu_read_unlock();
7395
7396                 goto out;
7397         }
7398
7399         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7400
7401         update_blocked_averages(this_cpu);
7402         rcu_read_lock();
7403         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7404                 int continue_balancing = 1;
7405                 u64 t0, domain_cost;
7406
7407                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7408                         continue;
7409
7410                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7411                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7412                         break;
7413                 }
7414
7415                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7416                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7417
7418                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7419                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7420                                                    &continue_balancing);
7421
7422                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7423                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7424                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7425
7426                         curr_cost += domain_cost;
7427                 }
7428
7429                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7430
7431                 /*
7432                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7433                  * now runnable tasks on this rq.
7434                  */
7435                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7436                         break;
7437         }
7438         rcu_read_unlock();
7439
7440         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7441
7442         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7443                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7444
7445         /*
7446          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7447          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7448          * pretend we pulled a task.
7449          */
7450         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7451                 pulled_task = 1;
7452
7453 out:
7454         /* Move the next balance forward */
7455         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7456                 this_rq->next_balance = next_balance;
7457
7458         /* Is there a task of a high priority class? */
7459         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7460                 pulled_task = -1;
7461
7462         if (pulled_task) {
7463                 idle_exit_fair(this_rq);
7464                 this_rq->idle_stamp = 0;
7465         }
7466
7467         return pulled_task;
7468 }
7469
7470 /*
7471  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7472  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7473  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7474  * avoids physical / logical imbalances.
7475  */
7476 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7477 {
7478         struct rq *busiest_rq = data;
7479         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7480         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7481         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7482         struct sched_domain *sd;
7483         struct task_struct *p = NULL;
7484
7485         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7486
7487         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7488         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7489                      !busiest_rq->active_balance))
7490                 goto out_unlock;
7491
7492         /* Is there any task to move? */
7493         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7494                 goto out_unlock;
7495
7496         /*
7497          * This condition is "impossible", if it occurs
7498          * we need to fix it. Originally reported by
7499          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7500          */
7501         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7502
7503         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7504         rcu_read_lock();
7505         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7506                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7507                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7508                                 break;
7509         }
7510
7511         if (likely(sd)) {
7512                 struct lb_env env = {
7513                         .sd             = sd,
7514                         .dst_cpu        = target_cpu,
7515                         .dst_rq         = target_rq,
7516                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7517                         .src_rq         = busiest_rq,
7518                         .idle           = CPU_IDLE,
7519                 };
7520
7521                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7522
7523                 p = detach_one_task(&env);
7524                 if (p)
7525                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7526                 else
7527                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7528         }
7529         rcu_read_unlock();
7530 out_unlock:
7531         busiest_rq->active_balance = 0;
7532         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7533
7534         if (p)
7535                 attach_one_task(target_rq, p);
7536
7537         local_irq_enable();
7538
7539         return 0;
7540 }
7541
7542 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7543 {
7544         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7545 }
7546
7547 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7548 /*
7549  * idle load balancing details
7550  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7551  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7552  *   load balancing for all the idle CPUs.
7553  */
7554 static struct {
7555         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7556         atomic_t nr_cpus;
7557         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7558 } nohz ____cacheline_aligned;
7559
7560 static inline int find_new_ilb(void)
7561 {
7562         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7563
7564         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7565                 return ilb;
7566
7567         return nr_cpu_ids;
7568 }
7569
7570 /*
7571  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7572  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7573  * CPU (if there is one).
7574  */
7575 static void nohz_balancer_kick(void)
7576 {
7577         int ilb_cpu;
7578
7579         nohz.next_balance++;
7580
7581         ilb_cpu = find_new_ilb();
7582
7583         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7584                 return;
7585
7586         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7587                 return;
7588         /*
7589          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7590          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7591          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7592          * will be run before returning from the IPI.
7593          */
7594         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7595         return;
7596 }
7597
7598 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7599 {
7600         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7601                 /*
7602                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7603                  */
7604                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7605                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7606                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7607                 }
7608                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7609         }
7610 }
7611
7612 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7613 {
7614         struct sched_domain *sd;
7615         int cpu = smp_processor_id();
7616
7617         rcu_read_lock();
7618         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7619
7620         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7621                 goto unlock;
7622         sd->nohz_idle = 0;
7623
7624         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7625 unlock:
7626         rcu_read_unlock();
7627 }
7628
7629 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7630 {
7631         struct sched_domain *sd;
7632         int cpu = smp_processor_id();
7633
7634         rcu_read_lock();
7635         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7636
7637         if (!sd || sd->nohz_idle)
7638                 goto unlock;
7639         sd->nohz_idle = 1;
7640
7641         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7642 unlock:
7643         rcu_read_unlock();
7644 }
7645
7646 /*
7647  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7648  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7649  */
7650 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7651 {
7652         /*
7653          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7654          */
7655         if (!cpu_active(cpu))
7656                 return;
7657
7658         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7659                 return;
7660
7661         /*
7662          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7663          */
7664         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7665                 return;
7666
7667         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7668         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7669         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7670 }
7671
7672 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7673                                         unsigned long action, void *hcpu)
7674 {
7675         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7676         case CPU_DYING:
7677                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7678                 return NOTIFY_OK;
7679         default:
7680                 return NOTIFY_DONE;
7681         }
7682 }
7683 #endif
7684
7685 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7686
7687 /*
7688  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7689  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7690  */
7691 void update_max_interval(void)
7692 {
7693         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7694 }
7695
7696 /*
7697  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7698  * and initiates a balancing operation if so.
7699  *
7700  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7701  */
7702 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7703 {
7704         int continue_balancing = 1;
7705         int cpu = rq->cpu;
7706         unsigned long interval;
7707         struct sched_domain *sd;
7708         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7709         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7710         int update_next_balance = 0;
7711         int need_serialize, need_decay = 0;
7712         u64 max_cost = 0;
7713
7714         update_blocked_averages(cpu);
7715
7716         rcu_read_lock();
7717         for_each_domain(cpu, sd) {
7718                 /*
7719                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7720                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7721                  */
7722                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7723                         sd->max_newidle_lb_cost =
7724                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7725                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7726                         need_decay = 1;
7727                 }
7728                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7729
7730                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7731                         continue;
7732
7733                 /*
7734                  * Stop the load balance at this level. There is another
7735                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7736                  * actively.
7737                  */
7738                 if (!continue_balancing) {
7739                         if (need_decay)
7740                                 continue;
7741                         break;
7742                 }
7743
7744                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7745
7746                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7747                 if (need_serialize) {
7748                         if (!spin_trylock(&balancing))
7749                                 goto out;
7750                 }
7751
7752                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7753                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7754                                 /*
7755                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7756                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7757                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7758                                  */
7759                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7760                         }
7761                         sd->last_balance = jiffies;
7762                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7763                 }
7764                 if (need_serialize)
7765                         spin_unlock(&balancing);
7766 out:
7767                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7768                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7769                         update_next_balance = 1;
7770                 }
7771         }
7772         if (need_decay) {
7773                 /*
7774                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7775                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7776                  */
7777                 rq->max_idle_balance_cost =
7778                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7779         }
7780         rcu_read_unlock();
7781
7782         /*
7783          * next_balance will be updated only when there is a need.
7784          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7785          * updated.
7786          */
7787         if (likely(update_next_balance)) {
7788                 rq->next_balance = next_balance;
7789
7790 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7791                 /*
7792                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7793                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7794                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7795                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7796                  * balance for itself and we need to update the
7797                  * nohz.next_balance accordingly.
7798                  */
7799                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7800                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7801 #endif
7802         }
7803 }
7804
7805 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7806 /*
7807  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7808  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7809  */
7810 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7811 {
7812         int this_cpu = this_rq->cpu;
7813         struct rq *rq;
7814         int balance_cpu;
7815         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7816         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7817         int update_next_balance = 0;
7818
7819         if (idle != CPU_IDLE ||
7820             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7821                 goto end;
7822
7823         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7824                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7825                         continue;
7826
7827                 /*
7828                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7829                  * work being done for other cpus. Next load
7830                  * balancing owner will pick it up.
7831                  */
7832                 if (need_resched())
7833                         break;
7834
7835                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7836
7837                 /*
7838                  * If time for next balance is due,
7839                  * do the balance.
7840                  */
7841                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7842                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7843                         update_rq_clock(rq);
7844                         update_idle_cpu_load(rq);
7845                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7846                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7847                 }
7848
7849                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7850                         next_balance = rq->next_balance;
7851                         update_next_balance = 1;
7852                 }
7853         }
7854
7855         /*
7856          * next_balance will be updated only when there is a need.
7857          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7858          * updated.
7859          */
7860         if (likely(update_next_balance))
7861                 nohz.next_balance = next_balance;
7862 end:
7863         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7864 }
7865
7866 /*
7867  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7868  * of an idle cpu in the system.
7869  *   - This rq has more than one task.
7870  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7871  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7872  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7873  *     multiple busy cpu.
7874  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7875  *     domain span are idle.
7876  */
7877 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7878 {
7879         unsigned long now = jiffies;
7880         struct sched_domain *sd;
7881         struct sched_group_capacity *sgc;
7882         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7883         bool kick = false;
7884
7885         if (unlikely(rq->idle_balance))
7886                 return false;
7887
7888        /*
7889         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7890         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7891         */
7892         set_cpu_sd_state_busy();
7893         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7894
7895         /*
7896          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7897          * balancing.
7898          */
7899         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7900                 return false;
7901
7902         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7903                 return false;
7904
7905         if (rq->nr_running >= 2)
7906                 return true;
7907
7908         rcu_read_lock();
7909         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7910         if (sd) {
7911                 sgc = sd->groups->sgc;
7912                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7913
7914                 if (nr_busy > 1) {
7915                         kick = true;
7916                         goto unlock;
7917                 }
7918
7919         }
7920
7921         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7922         if (sd) {
7923                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7924                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7925                         kick = true;
7926                         goto unlock;
7927                 }
7928         }
7929
7930         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7931         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7932                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7933                 kick = true;
7934                 goto unlock;
7935         }
7936
7937 unlock:
7938         rcu_read_unlock();
7939         return kick;
7940 }
7941 #else
7942 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7943 #endif
7944
7945 /*
7946  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7947  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7948  */
7949 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7950 {
7951         struct rq *this_rq = this_rq();
7952         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7953                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7954
7955         /*
7956          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7957          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7958          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7959          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7960          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7961          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7962          */
7963         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7964         rebalance_domains(this_rq, idle);
7965 }
7966
7967 /*
7968  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7969  */
7970 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7971 {
7972         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7973         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7974                 return;
7975
7976         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7977                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7978 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7979         if (nohz_kick_needed(rq))
7980                 nohz_balancer_kick();
7981 #endif
7982 }
7983
7984 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7985 {
7986         update_sysctl();
7987
7988         update_runtime_enabled(rq);
7989 }
7990
7991 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7992 {
7993         update_sysctl();
7994
7995         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7996         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7997 }
7998
7999 #endif /* CONFIG_SMP */
8000
8001 /*
8002  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8003  */
8004 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8005 {
8006         struct cfs_rq *cfs_rq;
8007         struct sched_entity *se = &curr->se;
8008
8009         for_each_sched_entity(se) {
8010                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8011                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8012         }
8013
8014         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8015                 task_tick_numa(rq, curr);
8016 }
8017
8018 /*
8019  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8020  *  - child not yet on the tasklist
8021  *  - preemption disabled
8022  */
8023 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8024 {
8025         struct cfs_rq *cfs_rq;
8026         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8027         int this_cpu = smp_processor_id();
8028         struct rq *rq = this_rq();
8029         unsigned long flags;
8030
8031         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8032
8033         update_rq_clock(rq);
8034
8035         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8036         curr = cfs_rq->curr;
8037
8038         /*
8039          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8040          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8041          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8042          * of child point to valid ones.
8043          */
8044         rcu_read_lock();
8045         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8046         rcu_read_unlock();
8047
8048         update_curr(cfs_rq);
8049
8050         if (curr)
8051                 se->vruntime = curr->vruntime;
8052         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8053
8054         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8055                 /*
8056                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8057                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8058                  */
8059                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8060                 resched_curr(rq);
8061         }
8062
8063         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8064
8065         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8066 }
8067
8068 /*
8069  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8070  * the current task.
8071  */
8072 static void
8073 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8074 {
8075         if (!task_on_rq_queued(p))
8076                 return;
8077
8078         /*
8079          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8080          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8081          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8082          */
8083         if (rq->curr == p) {
8084                 if (p->prio > oldprio)
8085                         resched_curr(rq);
8086         } else
8087                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8088 }
8089
8090 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8091 {
8092         struct sched_entity *se = &p->se;
8093
8094         /*
8095          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8096          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8097          * vruntime.
8098          */
8099         if (p->on_rq)
8100                 return true;
8101
8102         /*
8103          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8104          * But there are some cases where it has already been normalized:
8105          *
8106          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8107          *   wake_up_new_task().
8108          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8109          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8110          */
8111         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8112                 return true;
8113
8114         return false;
8115 }
8116
8117 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8118 {
8119         struct sched_entity *se = &p->se;
8120         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8121
8122         if (!vruntime_normalized(p)) {
8123                 /*
8124                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8125                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8126                  */
8127                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8128                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8129         }
8130
8131         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8132         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8133 }
8134
8135 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8136 {
8137         struct sched_entity *se = &p->se;
8138         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8139
8140 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8141         /*
8142          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8143          * class maintain depth value), reset depth properly.
8144          */
8145         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8146 #endif
8147
8148         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8149         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8150
8151         if (!vruntime_normalized(p))
8152                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8153 }
8154
8155 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8156 {
8157         detach_task_cfs_rq(p);
8158 }
8159
8160 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8161 {
8162         attach_task_cfs_rq(p);
8163
8164         if (task_on_rq_queued(p)) {
8165                 /*
8166                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8167                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8168                  * if we can still preempt the current task.
8169                  */
8170                 if (rq->curr == p)
8171                         resched_curr(rq);
8172                 else
8173                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8174         }
8175 }
8176
8177 /* Account for a task changing its policy or group.
8178  *
8179  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8180  * migrates between groups/classes.
8181  */
8182 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8183 {
8184         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8185
8186         for_each_sched_entity(se) {
8187                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8188
8189                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8190                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8191                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8192         }
8193 }
8194
8195 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8196 {
8197         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8198         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8199 #ifndef CONFIG_64BIT
8200         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8201 #endif
8202 #ifdef CONFIG_SMP
8203         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8204         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8205 #endif
8206 }
8207
8208 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8209 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8210 {
8211         detach_task_cfs_rq(p);
8212         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8213
8214 #ifdef CONFIG_SMP
8215         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8216         p->se.avg.last_update_time = 0;
8217 #endif
8218         attach_task_cfs_rq(p);
8219 }
8220
8221 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8222 {
8223         int i;
8224
8225         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8226
8227         for_each_possible_cpu(i) {
8228                 if (tg->cfs_rq)
8229                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8230                 if (tg->se) {
8231                         if (tg->se[i])
8232                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8233                         kfree(tg->se[i]);
8234                 }
8235         }
8236
8237         kfree(tg->cfs_rq);
8238         kfree(tg->se);
8239 }
8240
8241 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8242 {
8243         struct cfs_rq *cfs_rq;
8244         struct sched_entity *se;
8245         int i;
8246
8247         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8248         if (!tg->cfs_rq)
8249                 goto err;
8250         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8251         if (!tg->se)
8252                 goto err;
8253
8254         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8255
8256         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8257
8258         for_each_possible_cpu(i) {
8259                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8260                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8261                 if (!cfs_rq)
8262                         goto err;
8263
8264                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8265                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8266                 if (!se)
8267                         goto err_free_rq;
8268
8269                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8270                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8271                 init_entity_runnable_average(se);
8272         }
8273
8274         return 1;
8275
8276 err_free_rq:
8277         kfree(cfs_rq);
8278 err:
8279         return 0;
8280 }
8281
8282 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8283 {
8284         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8285         unsigned long flags;
8286
8287         /*
8288         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8289         * check on_list without danger of it being re-added.
8290         */
8291         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8292                 return;
8293
8294         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8295         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8296         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8297 }
8298
8299 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8300                         struct sched_entity *se, int cpu,
8301                         struct sched_entity *parent)
8302 {
8303         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8304
8305         cfs_rq->tg = tg;
8306         cfs_rq->rq = rq;
8307         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8308
8309         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8310         tg->se[cpu] = se;
8311
8312         /* se could be NULL for root_task_group */
8313         if (!se)
8314                 return;
8315
8316         if (!parent) {
8317                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8318                 se->depth = 0;
8319         } else {
8320                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8321                 se->depth = parent->depth + 1;
8322         }
8323
8324         se->my_q = cfs_rq;
8325         /* guarantee group entities always have weight */
8326         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8327         se->parent = parent;
8328 }
8329
8330 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8331
8332 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8333 {
8334         int i;
8335         unsigned long flags;
8336
8337         /*
8338          * We can't change the weight of the root cgroup.
8339          */
8340         if (!tg->se[0])
8341                 return -EINVAL;
8342
8343         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8344
8345         mutex_lock(&shares_mutex);
8346         if (tg->shares == shares)
8347                 goto done;
8348
8349         tg->shares = shares;
8350         for_each_possible_cpu(i) {
8351                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8352                 struct sched_entity *se;
8353
8354                 se = tg->se[i];
8355                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8356                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8357
8358                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8359                 update_rq_clock(rq);
8360                 for_each_sched_entity(se)
8361                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8362                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8363         }
8364
8365 done:
8366         mutex_unlock(&shares_mutex);
8367         return 0;
8368 }
8369 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8370
8371 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8372
8373 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8374 {
8375         return 1;
8376 }
8377
8378 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8379
8380 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8381
8382
8383 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8384 {
8385         struct sched_entity *se = &task->se;
8386         unsigned int rr_interval = 0;
8387
8388         /*
8389          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8390          * idle runqueue:
8391          */
8392         if (rq->cfs.load.weight)
8393                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8394
8395         return rr_interval;
8396 }
8397
8398 /*
8399  * All the scheduling class methods:
8400  */
8401 const struct sched_class fair_sched_class = {
8402         .next                   = &idle_sched_class,
8403         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8404         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8405         .yield_task             = yield_task_fair,
8406         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8407
8408         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8409
8410         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8411         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8412
8413 #ifdef CONFIG_SMP
8414         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8415         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8416
8417         .rq_online              = rq_online_fair,
8418         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8419
8420         .task_waking            = task_waking_fair,
8421         .task_dead              = task_dead_fair,
8422         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8423 #endif
8424
8425         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8426         .task_tick              = task_tick_fair,
8427         .task_fork              = task_fork_fair,
8428
8429         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8430         .switched_from          = switched_from_fair,
8431         .switched_to            = switched_to_fair,
8432
8433         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8434
8435         .update_curr            = update_curr_fair,
8436
8437 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8438         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8439 #endif
8440 };
8441
8442 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8443 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8444 {
8445         struct cfs_rq *cfs_rq;
8446
8447         rcu_read_lock();
8448         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8449                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8450         rcu_read_unlock();
8451 }
8452
8453 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8454 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8455 {
8456         int node;
8457         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8458
8459         for_each_online_node(node) {
8460                 if (p->numa_faults) {
8461                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8462                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8463                 }
8464                 if (p->numa_group) {
8465                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8466                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8467                 }
8468                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8469         }
8470 }
8471 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8472 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8473
8474 __init void init_sched_fair_class(void)
8475 {
8476 #ifdef CONFIG_SMP
8477         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8478
8479 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8480         nohz.next_balance = jiffies;
8481         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8482         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8483 #endif
8484 #endif /* SMP */
8485
8486 }