sched: Consider misfit tasks when load-balancing
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 #else
691 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
692 {
693 }
694 #endif
695
696 /*
697  * Update the current task's runtime statistics.
698  */
699 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
700 {
701         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
702         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
703         u64 delta_exec;
704
705         if (unlikely(!curr))
706                 return;
707
708         delta_exec = now - curr->exec_start;
709         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
710                 return;
711
712         curr->exec_start = now;
713
714         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
715                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
716
717         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
718         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
719
720         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722
723         if (entity_is_task(curr)) {
724                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
725
726                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
727                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
728                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
729         }
730
731         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
732 }
733
734 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
735 {
736         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
737 }
738
739 static inline void
740 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
741 {
742         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
743 }
744
745 /*
746  * Task is being enqueued - update stats:
747  */
748 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
749 {
750         /*
751          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
752          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
753          */
754         if (se != cfs_rq->curr)
755                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
756 }
757
758 static void
759 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
760 {
761         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
762                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
763         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
764         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
766 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
767         if (entity_is_task(se)) {
768                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
769                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
770         }
771 #endif
772         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
773 }
774
775 static inline void
776 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         /*
779          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
780          * waiting task:
781          */
782         if (se != cfs_rq->curr)
783                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
784 }
785
786 /*
787  * We are picking a new current task - update its stats:
788  */
789 static inline void
790 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
791 {
792         /*
793          * We are starting a new run period:
794          */
795         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
796 }
797
798 /**************************************************
799  * Scheduling class queueing methods:
800  */
801
802 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
803 /*
804  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
805  * calculated based on the tasks virtual memory size and
806  * numa_balancing_scan_size.
807  */
808 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
810
811 /* Portion of address space to scan in MB */
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
813
814 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
816
817 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
818 {
819         unsigned long rss = 0;
820         unsigned long nr_scan_pages;
821
822         /*
823          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
824          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
825          * on resident pages
826          */
827         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
828         rss = get_mm_rss(p->mm);
829         if (!rss)
830                 rss = nr_scan_pages;
831
832         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
833         return rss / nr_scan_pages;
834 }
835
836 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
837 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
838
839 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
840 {
841         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
842         unsigned int scan, floor;
843         unsigned int windows = 1;
844
845         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
846                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
847         floor = 1000 / windows;
848
849         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
850         return max_t(unsigned int, floor, scan);
851 }
852
853 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
854 {
855         unsigned int smin = task_scan_min(p);
856         unsigned int smax;
857
858         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
859         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
860         return max(smin, smax);
861 }
862
863 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
864 {
865         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
866         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
867 }
868
869 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
870 {
871         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
872         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
873 }
874
875 struct numa_group {
876         atomic_t refcount;
877
878         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
879         int nr_tasks;
880         pid_t gid;
881
882         struct rcu_head rcu;
883         nodemask_t active_nodes;
884         unsigned long total_faults;
885         /*
886          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
887          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
888          * more by CPU use than by memory faults.
889          */
890         unsigned long *faults_cpu;
891         unsigned long faults[0];
892 };
893
894 /* Shared or private faults. */
895 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
896
897 /* Memory and CPU locality */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
899
900 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
902
903 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
904 {
905         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
906 }
907
908 /*
909  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
910  * occupy the first half of the array. The second half of the
911  * array is for current counters, which are averaged into the
912  * first set by task_numa_placement.
913  */
914 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
915 {
916         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
917 }
918
919 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
920 {
921         if (!p->numa_faults)
922                 return 0;
923
924         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
925                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
926 }
927
928 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
929 {
930         if (!p->numa_group)
931                 return 0;
932
933         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
934                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
935 }
936
937 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
938 {
939         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
940                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
941 }
942
943 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
944 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
945                                         int maxdist, bool task)
946 {
947         unsigned long score = 0;
948         int node;
949
950         /*
951          * All nodes are directly connected, and the same distance
952          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
953          */
954         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
955                 return 0;
956
957         /*
958          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
959          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
960          */
961         for_each_online_node(node) {
962                 unsigned long faults;
963                 int dist = node_distance(nid, node);
964
965                 /*
966                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
967                  * for placement; nid was already counted.
968                  */
969                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
970                         continue;
971
972                 /*
973                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
974                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
975                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
976                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
977                  * of each group. Skip other nodes.
978                  */
979                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
980                                         dist > maxdist)
981                         continue;
982
983                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
984                 if (task)
985                         faults = task_faults(p, node);
986                 else
987                         faults = group_faults(p, node);
988
989                 /*
990                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
991                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
992                  * directly connected bounce traffic through intermediate
993                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
994                  * The further away a node is, the less the faults count.
995                  * This seems to result in good task placement.
996                  */
997                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
998                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
999                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1000                 }
1001
1002                 score += faults;
1003         }
1004
1005         return score;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1010  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1011  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1012  * evenly spread out between numa nodes.
1013  */
1014 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1015                                         int dist)
1016 {
1017         unsigned long faults, total_faults;
1018
1019         if (!p->numa_faults)
1020                 return 0;
1021
1022         total_faults = p->total_numa_faults;
1023
1024         if (!total_faults)
1025                 return 0;
1026
1027         faults = task_faults(p, nid);
1028         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1029
1030         return 1000 * faults / total_faults;
1031 }
1032
1033 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1034                                          int dist)
1035 {
1036         unsigned long faults, total_faults;
1037
1038         if (!p->numa_group)
1039                 return 0;
1040
1041         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1042
1043         if (!total_faults)
1044                 return 0;
1045
1046         faults = group_faults(p, nid);
1047         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1048
1049         return 1000 * faults / total_faults;
1050 }
1051
1052 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1053                                 int src_nid, int dst_cpu)
1054 {
1055         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1056         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1057         int last_cpupid, this_cpupid;
1058
1059         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1060
1061         /*
1062          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1063          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1064          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1065          *
1066          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1067          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1068          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1069          *
1070          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1071          * same result twice in a row, given these samples are fully
1072          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1073          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1074          *
1075          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1076          * act on an unlikely task<->page relation.
1077          */
1078         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1079         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1080                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1081                 return false;
1082
1083         /* Always allow migrate on private faults */
1084         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1085                 return true;
1086
1087         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1088         if (!ng)
1089                 return true;
1090
1091         /*
1092          * Do not migrate if the destination is not a node that
1093          * is actively used by this numa group.
1094          */
1095         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1096                 return false;
1097
1098         /*
1099          * Source is a node that is not actively used by this
1100          * numa group, while the destination is. Migrate.
1101          */
1102         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1103                 return true;
1104
1105         /*
1106          * Both source and destination are nodes in active
1107          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1108          * by migrating from more heavily used groups, to less
1109          * heavily used ones, spreading the load around.
1110          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1111          */
1112         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1113 }
1114
1115 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1116 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1117 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1119 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1120
1121 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1122 struct numa_stats {
1123         unsigned long nr_running;
1124         unsigned long load;
1125
1126         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1127         unsigned long compute_capacity;
1128
1129         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1130         unsigned long task_capacity;
1131         int has_free_capacity;
1132 };
1133
1134 /*
1135  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1136  */
1137 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1138 {
1139         int smt, cpu, cpus = 0;
1140         unsigned long capacity;
1141
1142         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1143         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1144                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1145
1146                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1147                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1148                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1149
1150                 cpus++;
1151         }
1152
1153         /*
1154          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1155          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1156          * not find this node attractive.
1157          *
1158          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1159          * imbalance and bail there.
1160          */
1161         if (!cpus)
1162                 return;
1163
1164         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1165         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1166         capacity = cpus / smt; /* cores */
1167
1168         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1169                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1170         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1171 }
1172
1173 struct task_numa_env {
1174         struct task_struct *p;
1175
1176         int src_cpu, src_nid;
1177         int dst_cpu, dst_nid;
1178
1179         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1180
1181         int imbalance_pct;
1182         int dist;
1183
1184         struct task_struct *best_task;
1185         long best_imp;
1186         int best_cpu;
1187 };
1188
1189 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1190                              struct task_struct *p, long imp)
1191 {
1192         if (env->best_task)
1193                 put_task_struct(env->best_task);
1194         if (p)
1195                 get_task_struct(p);
1196
1197         env->best_task = p;
1198         env->best_imp = imp;
1199         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1200 }
1201
1202 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1203                                 struct task_numa_env *env)
1204 {
1205         long imb, old_imb;
1206         long orig_src_load, orig_dst_load;
1207         long src_capacity, dst_capacity;
1208
1209         /*
1210          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1211          *
1212          * src_load        dst_load
1213          * ------------ vs ---------
1214          * src_capacity    dst_capacity
1215          */
1216         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1217         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1218
1219         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1220         if (dst_load < src_load)
1221                 swap(dst_load, src_load);
1222
1223         /* Is the difference below the threshold? */
1224         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1225               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1226         if (imb <= 0)
1227                 return false;
1228
1229         /*
1230          * The imbalance is above the allowed threshold.
1231          * Compare it with the old imbalance.
1232          */
1233         orig_src_load = env->src_stats.load;
1234         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1235
1236         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1237                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1238
1239         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1240                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1241
1242         /* Would this change make things worse? */
1243         return (imb > old_imb);
1244 }
1245
1246 /*
1247  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1248  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1249  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1250  * be exchanged with the source task
1251  */
1252 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1253                               long taskimp, long groupimp)
1254 {
1255         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1256         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1257         struct task_struct *cur;
1258         long src_load, dst_load;
1259         long load;
1260         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1261         long moveimp = imp;
1262         int dist = env->dist;
1263
1264         rcu_read_lock();
1265
1266         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1267         cur = dst_rq->curr;
1268         /*
1269          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1270          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1271          * is safe under RCU read lock.
1272          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1273          * put_task_struct() after the last schedule().
1274          */
1275         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1276                 cur = NULL;
1277         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1278
1279         /*
1280          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1281          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1282          */
1283         if (cur == env->p)
1284                 goto unlock;
1285
1286         /*
1287          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1288          * source and destination node. Calculate the total differential for
1289          * the source task and potential destination task. The more negative
1290          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1291          * be incurred if the tasks were swapped.
1292          */
1293         if (cur) {
1294                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1295                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1296                         goto unlock;
1297
1298                 /*
1299                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1300                  * in any group then look only at task weights.
1301                  */
1302                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1303                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1304                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1305                         /*
1306                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1307                          * tasks within a group over tiny differences.
1308                          */
1309                         if (cur->numa_group)
1310                                 imp -= imp/16;
1311                 } else {
1312                         /*
1313                          * Compare the group weights. If a task is all by
1314                          * itself (not part of a group), use the task weight
1315                          * instead.
1316                          */
1317                         if (cur->numa_group)
1318                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1319                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1320                         else
1321                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                 }
1324         }
1325
1326         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1327                 goto unlock;
1328
1329         if (!cur) {
1330                 /* Is there capacity at our destination? */
1331                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1332                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1333                         goto unlock;
1334
1335                 goto balance;
1336         }
1337
1338         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1339         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1340                         dst_rq->nr_running == 1)
1341                 goto assign;
1342
1343         /*
1344          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1345          */
1346 balance:
1347         load = task_h_load(env->p);
1348         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1349         src_load = env->src_stats.load - load;
1350
1351         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1352                 /*
1353                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1354                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1355                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1356                  * so an actually idle CPU will win.
1357                  */
1358                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1359                         imp = moveimp - 1;
1360                         cur = NULL;
1361                         goto assign;
1362                 }
1363         }
1364
1365         if (imp <= env->best_imp)
1366                 goto unlock;
1367
1368         if (cur) {
1369                 load = task_h_load(cur);
1370                 dst_load -= load;
1371                 src_load += load;
1372         }
1373
1374         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1375                 goto unlock;
1376
1377         /*
1378          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1379          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1380          */
1381         if (!cur)
1382                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1383
1384 assign:
1385         task_numa_assign(env, cur, imp);
1386 unlock:
1387         rcu_read_unlock();
1388 }
1389
1390 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1391                                 long taskimp, long groupimp)
1392 {
1393         int cpu;
1394
1395         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1396                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1397                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1398                         continue;
1399
1400                 env->dst_cpu = cpu;
1401                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1402         }
1403 }
1404
1405 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1406 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1407 {
1408         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1409         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1410
1411         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1412                 return false;
1413
1414         /*
1415          * Only consider a task move if the source has a higher load
1416          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1417          *
1418          *      src->load                dst->load
1419          * --------------------- vs ---------------------
1420          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1421          */
1422         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1423
1424             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1425                 return true;
1426
1427         return false;
1428 }
1429
1430 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1431 {
1432         struct task_numa_env env = {
1433                 .p = p,
1434
1435                 .src_cpu = task_cpu(p),
1436                 .src_nid = task_node(p),
1437
1438                 .imbalance_pct = 112,
1439
1440                 .best_task = NULL,
1441                 .best_imp = 0,
1442                 .best_cpu = -1
1443         };
1444         struct sched_domain *sd;
1445         unsigned long taskweight, groupweight;
1446         int nid, ret, dist;
1447         long taskimp, groupimp;
1448
1449         /*
1450          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1451          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1452          *
1453          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1454          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1455          * to satisfy here.
1456          */
1457         rcu_read_lock();
1458         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1459         if (sd)
1460                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1461         rcu_read_unlock();
1462
1463         /*
1464          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1465          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1466          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1467          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1468          */
1469         if (unlikely(!sd)) {
1470                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1471                 return -EINVAL;
1472         }
1473
1474         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1475         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1476         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1477         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1479         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1480         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1481         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1482
1483         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1484         if (numa_has_capacity(&env))
1485                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1486
1487         /*
1488          * Look at other nodes in these cases:
1489          * - there is no space available on the preferred_nid
1490          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1491          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1492          *   we need to check other locations.
1493          */
1494         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1495                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1496                 for_each_online_node(nid) {
1497                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1498                                 continue;
1499
1500                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1501                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1502                                                 dist != env.dist) {
1503                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1504                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                         }
1506
1507                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1508                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1509                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1510                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1511                                 continue;
1512
1513                         env.dist = dist;
1514                         env.dst_nid = nid;
1515                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1516                         if (numa_has_capacity(&env))
1517                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1518                 }
1519         }
1520
1521         /*
1522          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1523          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1524          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1525          * settle down.
1526          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1527          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1528          */
1529         if (p->numa_group) {
1530                 if (env.best_cpu == -1)
1531                         nid = env.src_nid;
1532                 else
1533                         nid = env.dst_nid;
1534
1535                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1536                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1537         }
1538
1539         /* No better CPU than the current one was found. */
1540         if (env.best_cpu == -1)
1541                 return -EAGAIN;
1542
1543         /*
1544          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1545          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1546          */
1547         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1548
1549         if (env.best_task == NULL) {
1550                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1551                 if (ret != 0)
1552                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1553                 return ret;
1554         }
1555
1556         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1557         if (ret != 0)
1558                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1559         put_task_struct(env.best_task);
1560         return ret;
1561 }
1562
1563 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1564 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1565 {
1566         unsigned long interval = HZ;
1567
1568         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1569         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1570                 return;
1571
1572         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1573         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1574         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1575
1576         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1577         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1578                 return;
1579
1580         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1581         task_numa_migrate(p);
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1586  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1587  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1588  * located.
1589  *
1590  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1591  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1592  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1593  * only removed when they drop below 3/16.
1594  */
1595 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1596 {
1597         unsigned long faults, max_faults = 0;
1598         int nid;
1599
1600         for_each_online_node(nid) {
1601                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1602                 if (faults > max_faults)
1603                         max_faults = faults;
1604         }
1605
1606         for_each_online_node(nid) {
1607                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1608                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1609                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1610                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1611                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1612                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1613         }
1614 }
1615
1616 /*
1617  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1618  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1619  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1620  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1621  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1622  */
1623 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1624 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1625
1626 /*
1627  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1628  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1629  * the page accesses are shared with other processes.
1630  * Otherwise, decrease the scan period.
1631  */
1632 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1633                         unsigned long shared, unsigned long private)
1634 {
1635         unsigned int period_slot;
1636         int ratio;
1637         int diff;
1638
1639         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1640         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1641
1642         /*
1643          * If there were no record hinting faults then either the task is
1644          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1645          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1646          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1647          * node is overloaded. In either case, scan slower
1648          */
1649         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1650                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1651                         p->numa_scan_period << 1);
1652
1653                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1654                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1655
1656                 return;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1661          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1662          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1663          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1664          */
1665         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1666         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1667         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1668                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1669                 if (!slot)
1670                         slot = 1;
1671                 diff = slot * period_slot;
1672         } else {
1673                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1674
1675                 /*
1676                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1677                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1678                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1679                  * speaking the intent is that there is little point
1680                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1681                  * simply bounce migrations uselessly
1682                  */
1683                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1684                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1685         }
1686
1687         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1688                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1689         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1694  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1695  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1696  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1697  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1698  */
1699 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1700 {
1701         u64 runtime, delta, now;
1702         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1703         now = p->se.exec_start;
1704         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1705
1706         if (p->last_task_numa_placement) {
1707                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1708                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1709         } else {
1710                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1711                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1712         }
1713
1714         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1715         p->last_task_numa_placement = now;
1716
1717         return delta;
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1722  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1723  * otherwise workloads might not converge.
1724  */
1725 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1726 {
1727         nodemask_t nodes;
1728         int dist;
1729
1730         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1731         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1732                 return nid;
1733
1734         /*
1735          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1736          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1737          * both the node itself, and on nearby nodes.
1738          */
1739         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1740                 unsigned long score, max_score = 0;
1741                 int node, max_node = nid;
1742
1743                 dist = sched_max_numa_distance;
1744
1745                 for_each_online_node(node) {
1746                         score = group_weight(p, node, dist);
1747                         if (score > max_score) {
1748                                 max_score = score;
1749                                 max_node = node;
1750                         }
1751                 }
1752                 return max_node;
1753         }
1754
1755         /*
1756          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1757          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1758          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1759          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1760          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1761          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1762          * keep the complexity of the search down.
1763          */
1764         nodes = node_online_map;
1765         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1766                 unsigned long max_faults = 0;
1767                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1768                 int a, b;
1769
1770                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1771                 if (!find_numa_distance(dist))
1772                         continue;
1773
1774                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1775                         unsigned long faults = 0;
1776                         nodemask_t this_group;
1777                         nodes_clear(this_group);
1778
1779                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1780                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1781                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1782                                         faults += group_faults(p, b);
1783                                         node_set(b, this_group);
1784                                         node_clear(b, nodes);
1785                                 }
1786                         }
1787
1788                         /* Remember the top group. */
1789                         if (faults > max_faults) {
1790                                 max_faults = faults;
1791                                 max_group = this_group;
1792                                 /*
1793                                  * subtle: at the smallest distance there is
1794                                  * just one node left in each "group", the
1795                                  * winner is the preferred nid.
1796                                  */
1797                                 nid = a;
1798                         }
1799                 }
1800                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1801                 if (!max_faults)
1802                         break;
1803                 nodes = max_group;
1804         }
1805         return nid;
1806 }
1807
1808 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1809 {
1810         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1811         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1812         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1813         unsigned long total_faults;
1814         u64 runtime, period;
1815         spinlock_t *group_lock = NULL;
1816
1817         /*
1818          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1819          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1820          * that the field is read in a single access:
1821          */
1822         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1823         if (p->numa_scan_seq == seq)
1824                 return;
1825         p->numa_scan_seq = seq;
1826         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1827
1828         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1829                        p->numa_faults_locality[1];
1830         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1831
1832         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1833         if (p->numa_group) {
1834                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1835                 spin_lock_irq(group_lock);
1836         }
1837
1838         /* Find the node with the highest number of faults */
1839         for_each_online_node(nid) {
1840                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1841                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1842                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1843                 int priv;
1844
1845                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1846                         long diff, f_diff, f_weight;
1847
1848                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1849                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1850                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1851                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1852
1853                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1854                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1855                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1856                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1857
1858                         /*
1859                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1860                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1861                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1862                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1863                          * faults are less important.
1864                          */
1865                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1866                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1867                                    (total_faults + 1);
1868                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1869                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1870
1871                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1872                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1873                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1874                         p->total_numa_faults += diff;
1875                         if (p->numa_group) {
1876                                 /*
1877                                  * safe because we can only change our own group
1878                                  *
1879                                  * mem_idx represents the offset for a given
1880                                  * nid and priv in a specific region because it
1881                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1882                                  */
1883                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1884                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1885                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1886                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1887                         }
1888                 }
1889
1890                 if (faults > max_faults) {
1891                         max_faults = faults;
1892                         max_nid = nid;
1893                 }
1894
1895                 if (group_faults > max_group_faults) {
1896                         max_group_faults = group_faults;
1897                         max_group_nid = nid;
1898                 }
1899         }
1900
1901         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1902
1903         if (p->numa_group) {
1904                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1905                 spin_unlock_irq(group_lock);
1906                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1907         }
1908
1909         if (max_faults) {
1910                 /* Set the new preferred node */
1911                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1912                         sched_setnuma(p, max_nid);
1913
1914                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1915                         numa_migrate_preferred(p);
1916         }
1917 }
1918
1919 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1920 {
1921         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1922 }
1923
1924 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1925 {
1926         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1927                 kfree_rcu(grp, rcu);
1928 }
1929
1930 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1931                         int *priv)
1932 {
1933         struct numa_group *grp, *my_grp;
1934         struct task_struct *tsk;
1935         bool join = false;
1936         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1937         int i;
1938
1939         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1940                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1941                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1942
1943                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1944                 if (!grp)
1945                         return;
1946
1947                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1948                 spin_lock_init(&grp->lock);
1949                 grp->gid = p->pid;
1950                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1951                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1952                                                 nr_node_ids;
1953
1954                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1955
1956                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1957                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1958
1959                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1960
1961                 grp->nr_tasks++;
1962                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1963         }
1964
1965         rcu_read_lock();
1966         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1967
1968         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1969                 goto no_join;
1970
1971         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1972         if (!grp)
1973                 goto no_join;
1974
1975         my_grp = p->numa_group;
1976         if (grp == my_grp)
1977                 goto no_join;
1978
1979         /*
1980          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1981          * the other task will join us.
1982          */
1983         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1984                 goto no_join;
1985
1986         /*
1987          * Tie-break on the grp address.
1988          */
1989         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1990                 goto no_join;
1991
1992         /* Always join threads in the same process. */
1993         if (tsk->mm == current->mm)
1994                 join = true;
1995
1996         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1997         if (flags & TNF_SHARED)
1998                 join = true;
1999
2000         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2001         *priv = !join;
2002
2003         if (join && !get_numa_group(grp))
2004                 goto no_join;
2005
2006         rcu_read_unlock();
2007
2008         if (!join)
2009                 return;
2010
2011         BUG_ON(irqs_disabled());
2012         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2013
2014         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2015                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2016                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2017         }
2018         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2019         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2020
2021         my_grp->nr_tasks--;
2022         grp->nr_tasks++;
2023
2024         spin_unlock(&my_grp->lock);
2025         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2026
2027         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2028
2029         put_numa_group(my_grp);
2030         return;
2031
2032 no_join:
2033         rcu_read_unlock();
2034         return;
2035 }
2036
2037 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2038 {
2039         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2040         void *numa_faults = p->numa_faults;
2041         unsigned long flags;
2042         int i;
2043
2044         if (grp) {
2045                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2046                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2047                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2048                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2049
2050                 grp->nr_tasks--;
2051                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2052                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2053                 put_numa_group(grp);
2054         }
2055
2056         p->numa_faults = NULL;
2057         kfree(numa_faults);
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2062  */
2063 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2064 {
2065         struct task_struct *p = current;
2066         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2067         int cpu_node = task_node(current);
2068         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2069         int priv;
2070
2071         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2072                 return;
2073
2074         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2075         if (!p->mm)
2076                 return;
2077
2078         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2079         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2080                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2081                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2082
2083                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2084                 if (!p->numa_faults)
2085                         return;
2086
2087                 p->total_numa_faults = 0;
2088                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2089         }
2090
2091         /*
2092          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2093          * to be private if the accessing pid has not changed
2094          */
2095         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2096                 priv = 1;
2097         } else {
2098                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2099                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2100                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2101         }
2102
2103         /*
2104          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2105          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2106          * actively using should be counted as local. This allows the
2107          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2108          */
2109         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2110                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2111                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2112                 local = 1;
2113
2114         task_numa_placement(p);
2115
2116         /*
2117          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2118          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2119          */
2120         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2121                 numa_migrate_preferred(p);
2122
2123         if (migrated)
2124                 p->numa_pages_migrated += pages;
2125         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2126                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2127
2128         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2131 }
2132
2133 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2134 {
2135         /*
2136          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2137          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2138          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2139          * much of an issue though, since this is just used for
2140          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2141          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2142          */
2143         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2144         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2145 }
2146
2147 /*
2148  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2149  * Triggered from task_tick_numa().
2150  */
2151 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2152 {
2153         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2154         struct task_struct *p = current;
2155         struct mm_struct *mm = p->mm;
2156         struct vm_area_struct *vma;
2157         unsigned long start, end;
2158         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2159         long pages, virtpages;
2160
2161         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2162
2163         work->next = work; /* protect against double add */
2164         /*
2165          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2166          *
2167          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2168          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2169          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2170          * work.
2171          */
2172         if (p->flags & PF_EXITING)
2173                 return;
2174
2175         if (!mm->numa_next_scan) {
2176                 mm->numa_next_scan = now +
2177                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2178         }
2179
2180         /*
2181          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2182          */
2183         migrate = mm->numa_next_scan;
2184         if (time_before(now, migrate))
2185                 return;
2186
2187         if (p->numa_scan_period == 0) {
2188                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2189                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2190         }
2191
2192         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2193         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2194                 return;
2195
2196         /*
2197          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2198          * the next time around.
2199          */
2200         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2201
2202         start = mm->numa_scan_offset;
2203         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2204         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2205         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2206         if (!pages)
2207                 return;
2208
2209
2210         down_read(&mm->mmap_sem);
2211         vma = find_vma(mm, start);
2212         if (!vma) {
2213                 reset_ptenuma_scan(p);
2214                 start = 0;
2215                 vma = mm->mmap;
2216         }
2217         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2218                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2219                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2220                         continue;
2221                 }
2222
2223                 /*
2224                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2225                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2226                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2227                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2228                  */
2229                 if (!vma->vm_mm ||
2230                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2231                         continue;
2232
2233                 /*
2234                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2235                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2236                  */
2237                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2238                         continue;
2239
2240                 do {
2241                         start = max(start, vma->vm_start);
2242                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2243                         end = min(end, vma->vm_end);
2244                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2245
2246                         /*
2247                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2248                          * hpages that have at least one present PTE that
2249                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2250                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2251                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2252                          * areas faster.
2253                          */
2254                         if (nr_pte_updates)
2255                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2256                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2257
2258                         start = end;
2259                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2260                                 goto out;
2261
2262                         cond_resched();
2263                 } while (end != vma->vm_end);
2264         }
2265
2266 out:
2267         /*
2268          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2269          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2270          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2271          * scanner to the start so check it now.
2272          */
2273         if (vma)
2274                 mm->numa_scan_offset = start;
2275         else
2276                 reset_ptenuma_scan(p);
2277         up_read(&mm->mmap_sem);
2278 }
2279
2280 /*
2281  * Drive the periodic memory faults..
2282  */
2283 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2284 {
2285         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2286         u64 period, now;
2287
2288         /*
2289          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2290          */
2291         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2292                 return;
2293
2294         /*
2295          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2296          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2297          * task needs to have done some actual work before we bother with
2298          * NUMA placement.
2299          */
2300         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2301         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2302
2303         if (now > curr->node_stamp + period) {
2304                 if (!curr->node_stamp)
2305                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2306                 curr->node_stamp += period;
2307
2308                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2309                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2310                         task_work_add(curr, work, true);
2311                 }
2312         }
2313 }
2314 #else
2315 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2316 {
2317 }
2318
2319 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2320 {
2321 }
2322
2323 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2324 {
2325 }
2326 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2327
2328 static void
2329 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2330 {
2331         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2332         if (!parent_entity(se))
2333                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2334 #ifdef CONFIG_SMP
2335         if (entity_is_task(se)) {
2336                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2337
2338                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2339                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2340         }
2341 #endif
2342         cfs_rq->nr_running++;
2343 }
2344
2345 static void
2346 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2347 {
2348         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2349         if (!parent_entity(se))
2350                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2351         if (entity_is_task(se)) {
2352                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2353                 list_del_init(&se->group_node);
2354         }
2355         cfs_rq->nr_running--;
2356 }
2357
2358 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2359 # ifdef CONFIG_SMP
2360 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2361 {
2362         long tg_weight;
2363
2364         /*
2365          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2366          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2367          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2368          */
2369         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2370         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2371         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2372
2373         return tg_weight;
2374 }
2375
2376 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2377 {
2378         long tg_weight, load, shares;
2379
2380         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2381         load = cfs_rq->load.weight;
2382
2383         shares = (tg->shares * load);
2384         if (tg_weight)
2385                 shares /= tg_weight;
2386
2387         if (shares < MIN_SHARES)
2388                 shares = MIN_SHARES;
2389         if (shares > tg->shares)
2390                 shares = tg->shares;
2391
2392         return shares;
2393 }
2394 # else /* CONFIG_SMP */
2395 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2396 {
2397         return tg->shares;
2398 }
2399 # endif /* CONFIG_SMP */
2400 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2401                             unsigned long weight)
2402 {
2403         if (se->on_rq) {
2404                 /* commit outstanding execution time */
2405                 if (cfs_rq->curr == se)
2406                         update_curr(cfs_rq);
2407                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2408         }
2409
2410         update_load_set(&se->load, weight);
2411
2412         if (se->on_rq)
2413                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2414 }
2415
2416 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2417
2418 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2419 {
2420         struct task_group *tg;
2421         struct sched_entity *se;
2422         long shares;
2423
2424         tg = cfs_rq->tg;
2425         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2426         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2427                 return;
2428 #ifndef CONFIG_SMP
2429         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2430                 return;
2431 #endif
2432         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2433
2434         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2435 }
2436 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2437 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2438 {
2439 }
2440 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2441
2442 #ifdef CONFIG_SMP
2443 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2444 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2445         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2446         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2447         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2448         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2449         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2450         0x85aac367, 0x82cd8698,
2451 };
2452
2453 /*
2454  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2455  * over-estimates when re-combining.
2456  */
2457 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2458             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2459          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2460         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2461 };
2462
2463 /*
2464  * Approximate:
2465  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2466  */
2467 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2468 {
2469         unsigned int local_n;
2470
2471         if (!n)
2472                 return val;
2473         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2474                 return 0;
2475
2476         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2477         local_n = n;
2478
2479         /*
2480          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2481          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2482          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2483          *
2484          * To achieve constant time decay_load.
2485          */
2486         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2487                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2488                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2489         }
2490
2491         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2492         return val;
2493 }
2494
2495 /*
2496  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2497  * average will be: \Sum 1024*y^n
2498  *
2499  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2500  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2501  */
2502 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2503 {
2504         u32 contrib = 0;
2505
2506         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2507                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2508         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2509                 return LOAD_AVG_MAX;
2510
2511         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2512         do {
2513                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2514                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2515
2516                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2517         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2518
2519         contrib = decay_load(contrib, n);
2520         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2521 }
2522
2523 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2524 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2525 #endif
2526
2527 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2528
2529 /*
2530  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2531  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2532  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2533  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2534  *
2535  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2536  *      p0            p1           p2
2537  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2538  *
2539  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2540  *
2541  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2542  * following representation of historical load:
2543  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2544  *
2545  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2546  *   y^32 = 0.5
2547  *
2548  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2549  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2550  * (u_0).
2551  *
2552  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2553  * sum again by y is sufficient to update:
2554  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2555  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2556  */
2557 static __always_inline int
2558 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2559                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2560 {
2561         u64 delta, scaled_delta, periods;
2562         u32 contrib;
2563         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2564         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2565
2566         delta = now - sa->last_update_time;
2567         /*
2568          * This should only happen when time goes backwards, which it
2569          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2570          */
2571         if ((s64)delta < 0) {
2572                 sa->last_update_time = now;
2573                 return 0;
2574         }
2575
2576         /*
2577          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2578          * approximation of 1us and fast to compute.
2579          */
2580         delta >>= 10;
2581         if (!delta)
2582                 return 0;
2583         sa->last_update_time = now;
2584
2585         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2586         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2587
2588         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2589         delta_w = sa->period_contrib;
2590         if (delta + delta_w >= 1024) {
2591                 decayed = 1;
2592
2593                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2594                 sa->period_contrib = 0;
2595
2596                 /*
2597                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2598                  * out how much from delta we need to complete the current
2599                  * period and accrue it.
2600                  */
2601                 delta_w = 1024 - delta_w;
2602                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2603                 if (weight) {
2604                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2605                         if (cfs_rq) {
2606                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2607                                                 weight * scaled_delta_w;
2608                         }
2609                 }
2610                 if (running)
2611                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2612
2613                 delta -= delta_w;
2614
2615                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2616                 periods = delta / 1024;
2617                 delta %= 1024;
2618
2619                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2620                 if (cfs_rq) {
2621                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2622                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2623                 }
2624                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2625
2626                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2627                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2628                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2629                 if (weight) {
2630                         sa->load_sum += weight * contrib;
2631                         if (cfs_rq)
2632                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2633                 }
2634                 if (running)
2635                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2636         }
2637
2638         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2639         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2640         if (weight) {
2641                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2642                 if (cfs_rq)
2643                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2644         }
2645         if (running)
2646                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2647
2648         sa->period_contrib += delta;
2649
2650         if (decayed) {
2651                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2652                 if (cfs_rq) {
2653                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2654                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2655                 }
2656                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2657         }
2658
2659         return decayed;
2660 }
2661
2662 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2663 /*
2664  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2665  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2666  */
2667 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2668 {
2669         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2670
2671         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2672                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2673                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2674         }
2675 }
2676
2677 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2678 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2679 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2680
2681 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2682
2683 /*
2684  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2685  *
2686  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2687  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2688  * values.
2689  */
2690 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2691         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2692         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2693         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2694         res = var - val;                                        \
2695         if (res > var)                                          \
2696                 res = 0;                                        \
2697         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2698 } while (0)
2699
2700 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2701 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2702 {
2703         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2704         int decayed, removed = 0;
2705
2706         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2707                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2708                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2709                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2710                 removed = 1;
2711         }
2712
2713         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2714                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2715                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2716                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2717         }
2718
2719         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2720                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2721
2722 #ifndef CONFIG_64BIT
2723         smp_wmb();
2724         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2725 #endif
2726
2727         return decayed || removed;
2728 }
2729
2730 /* Update task and its cfs_rq load average */
2731 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2732 {
2733         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2734         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2735         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2736
2737         /*
2738          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2739          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2740          */
2741         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2742                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2743                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2744
2745         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2746                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2747 }
2748
2749 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2750 {
2751         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2752                 goto skip_aging;
2753
2754         /*
2755          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2756          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2757          */
2758         if (se->avg.last_update_time) {
2759                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2760                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2761
2762                 /*
2763                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2764                  * absent from the fair class for too long.
2765                  */
2766         }
2767
2768 skip_aging:
2769         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2770         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2771         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2772         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2773         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2774 }
2775
2776 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2777 {
2778         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2779                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2780                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2781
2782         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2783         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2784         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2785         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2786 }
2787
2788 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2789 static inline void
2790 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2791 {
2792         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2793         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2794         int migrated, decayed;
2795
2796         migrated = !sa->last_update_time;
2797         if (!migrated) {
2798                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2799                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2800                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2801         }
2802
2803         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2804
2805         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2806         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2807
2808         if (migrated)
2809                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2810
2811         if (decayed || migrated)
2812                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2813 }
2814
2815 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2816 static inline void
2817 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2818 {
2819         update_load_avg(se, 1);
2820
2821         cfs_rq->runnable_load_avg =
2822                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2823         cfs_rq->runnable_load_sum =
2824                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2825 }
2826
2827 #ifndef CONFIG_64BIT
2828 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2829 {
2830         u64 last_update_time_copy;
2831         u64 last_update_time;
2832
2833         do {
2834                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2835                 smp_rmb();
2836                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2837         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2838
2839         return last_update_time;
2840 }
2841 #else
2842 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2843 {
2844         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2845 }
2846 #endif
2847
2848 /*
2849  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2850  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2851  */
2852 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2853 {
2854         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2855         u64 last_update_time;
2856
2857         /*
2858          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2859          * from its (source) cfs_rq
2860          */
2861         if (se->avg.last_update_time == 0)
2862                 return;
2863
2864         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2865
2866         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2867         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2868         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2869 }
2870
2871 /*
2872  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2873  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2874  * be the only way to update the runnable statistic.
2875  */
2876 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2877 {
2878 }
2879
2880 /*
2881  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2882  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2883  * be the only way to update the runnable statistic.
2884  */
2885 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2886 {
2887 }
2888
2889 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2890 {
2891         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2892 }
2893
2894 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2895 {
2896         return cfs_rq->avg.load_avg;
2897 }
2898
2899 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2900
2901 #else /* CONFIG_SMP */
2902
2903 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2904 static inline void
2905 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2906 static inline void
2907 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2908 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2909
2910 static inline void
2911 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2912 static inline void
2913 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2914
2915 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2916 {
2917         return 0;
2918 }
2919
2920 #endif /* CONFIG_SMP */
2921
2922 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2923 {
2924 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2925         struct task_struct *tsk = NULL;
2926
2927         if (entity_is_task(se))
2928                 tsk = task_of(se);
2929
2930         if (se->statistics.sleep_start) {
2931                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2932
2933                 if ((s64)delta < 0)
2934                         delta = 0;
2935
2936                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2937                         se->statistics.sleep_max = delta;
2938
2939                 se->statistics.sleep_start = 0;
2940                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2941
2942                 if (tsk) {
2943                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2944                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2945                 }
2946         }
2947         if (se->statistics.block_start) {
2948                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2949
2950                 if ((s64)delta < 0)
2951                         delta = 0;
2952
2953                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2954                         se->statistics.block_max = delta;
2955
2956                 se->statistics.block_start = 0;
2957                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2958
2959                 if (tsk) {
2960                         if (tsk->in_iowait) {
2961                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2962                                 se->statistics.iowait_count++;
2963                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2964                         }
2965
2966                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2967                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2968
2969                         /*
2970                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2971                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2972                          * amount of time that the task spent sleeping:
2973                          */
2974                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2975                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2976                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2977                                                 delta >> 20);
2978                         }
2979                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2980                 }
2981         }
2982 #endif
2983 }
2984
2985 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2986 {
2987 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2988         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2989
2990         if (d < 0)
2991                 d = -d;
2992
2993         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2994                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2995 #endif
2996 }
2997
2998 static void
2999 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3000 {
3001         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3002
3003         /*
3004          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3005          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3006          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3007          * stays open at the end.
3008          */
3009         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3010                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3011
3012         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3013         if (!initial) {
3014                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3015
3016                 /*
3017                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3018                  * for a gentler effect of sleepers:
3019                  */
3020                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3021                         thresh >>= 1;
3022
3023                 vruntime -= thresh;
3024         }
3025
3026         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3027         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3028 }
3029
3030 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3031
3032 static void
3033 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3034 {
3035         /*
3036          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3037          * through calling update_curr().
3038          */
3039         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3040                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3041
3042         /*
3043          * Update run-time statistics of the 'current'.
3044          */
3045         update_curr(cfs_rq);
3046         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3047         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3048         update_cfs_shares(cfs_rq);
3049
3050         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3051                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3052                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3053         }
3054
3055         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3056         check_spread(cfs_rq, se);
3057         if (se != cfs_rq->curr)
3058                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3059         se->on_rq = 1;
3060
3061         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3062                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3063                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3064         }
3065 }
3066
3067 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3068 {
3069         for_each_sched_entity(se) {
3070                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3071                 if (cfs_rq->last != se)
3072                         break;
3073
3074                 cfs_rq->last = NULL;
3075         }
3076 }
3077
3078 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3079 {
3080         for_each_sched_entity(se) {
3081                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3082                 if (cfs_rq->next != se)
3083                         break;
3084
3085                 cfs_rq->next = NULL;
3086         }
3087 }
3088
3089 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3090 {
3091         for_each_sched_entity(se) {
3092                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3093                 if (cfs_rq->skip != se)
3094                         break;
3095
3096                 cfs_rq->skip = NULL;
3097         }
3098 }
3099
3100 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3101 {
3102         if (cfs_rq->last == se)
3103                 __clear_buddies_last(se);
3104
3105         if (cfs_rq->next == se)
3106                 __clear_buddies_next(se);
3107
3108         if (cfs_rq->skip == se)
3109                 __clear_buddies_skip(se);
3110 }
3111
3112 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3113
3114 static void
3115 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3116 {
3117         /*
3118          * Update run-time statistics of the 'current'.
3119          */
3120         update_curr(cfs_rq);
3121         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3122
3123         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3124         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3125 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3126                 if (entity_is_task(se)) {
3127                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3128
3129                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3130                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3131                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3132                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3133                 }
3134 #endif
3135         }
3136
3137         clear_buddies(cfs_rq, se);
3138
3139         if (se != cfs_rq->curr)
3140                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3141         se->on_rq = 0;
3142         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3143
3144         /*
3145          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3146          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3147          * movement in our normalized position.
3148          */
3149         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3150                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3151
3152         /* return excess runtime on last dequeue */
3153         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3154
3155         update_min_vruntime(cfs_rq);
3156         update_cfs_shares(cfs_rq);
3157 }
3158
3159 /*
3160  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3161  */
3162 static void
3163 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3164 {
3165         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3166         struct sched_entity *se;
3167         s64 delta;
3168
3169         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3170         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3171         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3172                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3173                 /*
3174                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3175                  * re-elected due to buddy favours.
3176                  */
3177                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3178                 return;
3179         }
3180
3181         /*
3182          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3183          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3184          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3185          */
3186         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3187                 return;
3188
3189         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3190         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3191
3192         if (delta < 0)
3193                 return;
3194
3195         if (delta > ideal_runtime)
3196                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3197 }
3198
3199 static void
3200 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3201 {
3202         /* 'current' is not kept within the tree. */
3203         if (se->on_rq) {
3204                 /*
3205                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3206                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3207                  * runqueue.
3208                  */
3209                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3210                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3211                 update_load_avg(se, 1);
3212         }
3213
3214         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3215         cfs_rq->curr = se;
3216 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3217         /*
3218          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3219          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3220          * when there are only lesser-weight tasks around):
3221          */
3222         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3223                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3224                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3225         }
3226 #endif
3227         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3228 }
3229
3230 static int
3231 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3232
3233 /*
3234  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3235  * 1) keep things fair between processes/task groups
3236  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3237  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3238  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3239  */
3240 static struct sched_entity *
3241 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3242 {
3243         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3244         struct sched_entity *se;
3245
3246         /*
3247          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3248          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3249          */
3250         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3251                 left = curr;
3252
3253         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3254
3255         /*
3256          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3257          * be done without getting too unfair.
3258          */
3259         if (cfs_rq->skip == se) {
3260                 struct sched_entity *second;
3261
3262                 if (se == curr) {
3263                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3264                 } else {
3265                         second = __pick_next_entity(se);
3266                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3267                                 second = curr;
3268                 }
3269
3270                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3271                         se = second;
3272         }
3273
3274         /*
3275          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3276          */
3277         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3278                 se = cfs_rq->last;
3279
3280         /*
3281          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3282          */
3283         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3284                 se = cfs_rq->next;
3285
3286         clear_buddies(cfs_rq, se);
3287
3288         return se;
3289 }
3290
3291 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3292
3293 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3294 {
3295         /*
3296          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3297          * was not called and update_curr() has to be done:
3298          */
3299         if (prev->on_rq)
3300                 update_curr(cfs_rq);
3301
3302         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3303         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3304
3305         check_spread(cfs_rq, prev);
3306         if (prev->on_rq) {
3307                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3308                 /* Put 'current' back into the tree. */
3309                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3310                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3311                 update_load_avg(prev, 0);
3312         }
3313         cfs_rq->curr = NULL;
3314 }
3315
3316 static void
3317 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3318 {
3319         /*
3320          * Update run-time statistics of the 'current'.
3321          */
3322         update_curr(cfs_rq);
3323
3324         /*
3325          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3326          */
3327         update_load_avg(curr, 1);
3328         update_cfs_shares(cfs_rq);
3329
3330 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3331         /*
3332          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3333          * validating it and just reschedule.
3334          */
3335         if (queued) {
3336                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3337                 return;
3338         }
3339         /*
3340          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3341          */
3342         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3343                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3344                 return;
3345 #endif
3346
3347         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3348                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3349 }
3350
3351
3352 /**************************************************
3353  * CFS bandwidth control machinery
3354  */
3355
3356 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3357
3358 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3359 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3360
3361 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3362 {
3363         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3364 }
3365
3366 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3367 {
3368         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3369 }
3370
3371 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3372 {
3373         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3374 }
3375 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3376 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3377 {
3378         return true;
3379 }
3380
3381 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3382 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3383 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3384
3385 /*
3386  * default period for cfs group bandwidth.
3387  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3388  */
3389 static inline u64 default_cfs_period(void)
3390 {
3391         return 100000000ULL;
3392 }
3393
3394 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3395 {
3396         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3397 }
3398
3399 /*
3400  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3401  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3402  * additional synchronization around rq->lock.
3403  *
3404  * requires cfs_b->lock
3405  */
3406 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3407 {
3408         u64 now;
3409
3410         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3411                 return;
3412
3413         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3414         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3415         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3416 }
3417
3418 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3419 {
3420         return &tg->cfs_bandwidth;
3421 }
3422
3423 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3424 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3425 {
3426         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3427                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3428
3429         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3430 }
3431
3432 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3433 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3434 {
3435         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3436         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3437         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3438
3439         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3440         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3441
3442         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3443         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3444                 amount = min_amount;
3445         else {
3446                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3447
3448                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3449                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3450                         cfs_b->runtime -= amount;
3451                         cfs_b->idle = 0;
3452                 }
3453         }
3454         expires = cfs_b->runtime_expires;
3455         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3456
3457         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3458         /*
3459          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3460          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3461          * issued.
3462          */
3463         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3464                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3465
3466         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3467 }
3468
3469 /*
3470  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3471  * fact that rq->clock snapshots this value.
3472  */
3473 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3474 {
3475         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3476
3477         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3478         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3479                 return;
3480
3481         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3482                 return;
3483
3484         /*
3485          * If the local deadline has passed we have to consider the
3486          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3487          * has not truly expired.
3488          *
3489          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3490          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3491          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3492          * exact equality, so a partial write will still work.
3493          */
3494
3495         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3496                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3497                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3498         } else {
3499                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3500                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3501         }
3502 }
3503
3504 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3505 {
3506         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3507         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3508         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3509
3510         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3511                 return;
3512
3513         /*
3514          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3515          * hierarchy can be throttled
3516          */
3517         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3518                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3519 }
3520
3521 static __always_inline
3522 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3523 {
3524         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3525                 return;
3526
3527         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3528 }
3529
3530 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3531 {
3532         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3533 }
3534
3535 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3536 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3537 {
3538         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3539 }
3540
3541 /*
3542  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3543  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3544  * load-balance operations.
3545  */
3546 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3547                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3548 {
3549         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3550
3551         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3552         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3553
3554         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3555                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3556 }
3557
3558 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3559 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3560 {
3561         struct rq *rq = data;
3562         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3563
3564         cfs_rq->throttle_count--;
3565 #ifdef CONFIG_SMP
3566         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3567                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3568                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3569                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3570         }
3571 #endif
3572
3573         return 0;
3574 }
3575
3576 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3577 {
3578         struct rq *rq = data;
3579         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3580
3581         /* group is entering throttled state, stop time */
3582         if (!cfs_rq->throttle_count)
3583                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3584         cfs_rq->throttle_count++;
3585
3586         return 0;
3587 }
3588
3589 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3590 {
3591         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3592         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3593         struct sched_entity *se;
3594         long task_delta, dequeue = 1;
3595         bool empty;
3596
3597         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3598
3599         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3600         rcu_read_lock();
3601         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3602         rcu_read_unlock();
3603
3604         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3605         for_each_sched_entity(se) {
3606                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3607                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3608                 if (!se->on_rq)
3609                         break;
3610
3611                 if (dequeue)
3612                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3613                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3614
3615                 if (qcfs_rq->load.weight)
3616                         dequeue = 0;
3617         }
3618
3619         if (!se)
3620                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3621
3622         cfs_rq->throttled = 1;
3623         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3624         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3625         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3626
3627         /*
3628          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3629          * distribute_cfs_runtime will not see us
3630          */
3631         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3632
3633         /*
3634          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3635          * timer is running.
3636          */
3637         if (empty)
3638                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3639
3640         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3641 }
3642
3643 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3644 {
3645         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3646         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3647         struct sched_entity *se;
3648         int enqueue = 1;
3649         long task_delta;
3650
3651         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3652
3653         cfs_rq->throttled = 0;
3654
3655         update_rq_clock(rq);
3656
3657         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3658         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3659         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3660         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3661
3662         /* update hierarchical throttle state */
3663         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3664
3665         if (!cfs_rq->load.weight)
3666                 return;
3667
3668         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3669         for_each_sched_entity(se) {
3670                 if (se->on_rq)
3671                         enqueue = 0;
3672
3673                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3674                 if (enqueue)
3675                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3676                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3677
3678                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3679                         break;
3680         }
3681
3682         if (!se)
3683                 add_nr_running(rq, task_delta);
3684
3685         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3686         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3687                 resched_curr(rq);
3688 }
3689
3690 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3691                 u64 remaining, u64 expires)
3692 {
3693         struct cfs_rq *cfs_rq;
3694         u64 runtime;
3695         u64 starting_runtime = remaining;
3696
3697         rcu_read_lock();
3698         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3699                                 throttled_list) {
3700                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3701
3702                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3703                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3704                         goto next;
3705
3706                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3707                 if (runtime > remaining)
3708                         runtime = remaining;
3709                 remaining -= runtime;
3710
3711                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3712                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3713
3714                 /* we check whether we're throttled above */
3715                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3716                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3717
3718 next:
3719                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3720
3721                 if (!remaining)
3722                         break;
3723         }
3724         rcu_read_unlock();
3725
3726         return starting_runtime - remaining;
3727 }
3728
3729 /*
3730  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3731  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3732  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3733  * used to track this state.
3734  */
3735 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3736 {
3737         u64 runtime, runtime_expires;
3738         int throttled;
3739
3740         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3741         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3742                 goto out_deactivate;
3743
3744         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3745         cfs_b->nr_periods += overrun;
3746
3747         /*
3748          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3749          * we're going inactive then everything else can be deferred
3750          */
3751         if (cfs_b->idle && !throttled)
3752                 goto out_deactivate;
3753
3754         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3755
3756         if (!throttled) {
3757                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3758                 cfs_b->idle = 1;
3759                 return 0;
3760         }
3761
3762         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3763         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3764
3765         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3766
3767         /*
3768          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3769          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3770          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3771          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3772          * only by limited amounts in that extreme case.
3773          */
3774         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3775                 runtime = cfs_b->runtime;
3776                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3777                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3778                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3779                                                  runtime_expires);
3780                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3781
3782                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3783
3784                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3785         }
3786
3787         /*
3788          * While we are ensured activity in the period following an
3789          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3790          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3791          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3792          */
3793         cfs_b->idle = 0;
3794
3795         return 0;
3796
3797 out_deactivate:
3798         return 1;
3799 }
3800
3801 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3802 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3803 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3804 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3805 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3806 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3807
3808 /*
3809  * Are we near the end of the current quota period?
3810  *
3811  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3812  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3813  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3814  */
3815 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3816 {
3817         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3818         u64 remaining;
3819
3820         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3821         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3822                 return 1;
3823
3824         /* is a quota refresh about to occur? */
3825         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3826         if (remaining < min_expire)
3827                 return 1;
3828
3829         return 0;
3830 }
3831
3832 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3833 {
3834         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3835
3836         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3837         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3838                 return;
3839
3840         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3841                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3842                         HRTIMER_MODE_REL);
3843 }
3844
3845 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3846 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3847 {
3848         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3849         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3850
3851         if (slack_runtime <= 0)
3852                 return;
3853
3854         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3855         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3856             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3857                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3858
3859                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3860                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3861                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3862                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3863         }
3864         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3865
3866         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3867         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3868 }
3869
3870 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         if (!cfs_bandwidth_used())
3873                 return;
3874
3875         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3876                 return;
3877
3878         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3879 }
3880
3881 /*
3882  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3883  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3884  */
3885 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3886 {
3887         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3888         u64 expires;
3889
3890         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3891         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3892         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3893                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3894                 return;
3895         }
3896
3897         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3898                 runtime = cfs_b->runtime;
3899
3900         expires = cfs_b->runtime_expires;
3901         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3902
3903         if (!runtime)
3904                 return;
3905
3906         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3907
3908         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3909         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3910                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3911         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3916  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3917  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3918  */
3919 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3920 {
3921         if (!cfs_bandwidth_used())
3922                 return;
3923
3924         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3925         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3926                 return;
3927
3928         /* ensure the group is not already throttled */
3929         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3930                 return;
3931
3932         /* update runtime allocation */
3933         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3934         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3935                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3936 }
3937
3938 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3939 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3940 {
3941         if (!cfs_bandwidth_used())
3942                 return false;
3943
3944         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3945                 return false;
3946
3947         /*
3948          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3949          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3950          */
3951         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3952                 return true;
3953
3954         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3955         return true;
3956 }
3957
3958 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3959 {
3960         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3961                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3962
3963         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3964
3965         return HRTIMER_NORESTART;
3966 }
3967
3968 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3969 {
3970         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3971                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3972         int overrun;
3973         int idle = 0;
3974
3975         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3976         for (;;) {
3977                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3978                 if (!overrun)
3979                         break;
3980
3981                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3982         }
3983         if (idle)
3984                 cfs_b->period_active = 0;
3985         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3986
3987         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3988 }
3989
3990 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3991 {
3992         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3993         cfs_b->runtime = 0;
3994         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3995         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3996
3997         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3998         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3999         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4000         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4001         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4002 }
4003
4004 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4005 {
4006         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4007         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4008 }
4009
4010 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4011 {
4012         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4013
4014         if (!cfs_b->period_active) {
4015                 cfs_b->period_active = 1;
4016                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4017                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4018         }
4019 }
4020
4021 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4022 {
4023         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4024         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4025                 return;
4026
4027         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4028         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4029 }
4030
4031 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4032 {
4033         struct cfs_rq *cfs_rq;
4034
4035         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4036                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4037
4038                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4039                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4040                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4041         }
4042 }
4043
4044 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4045 {
4046         struct cfs_rq *cfs_rq;
4047
4048         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4049                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4050                         continue;
4051
4052                 /*
4053                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4054                  * there's some valid quota amount
4055                  */
4056                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4057                 /*
4058                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4059                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4060                  */
4061                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4062
4063                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4064                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4065         }
4066 }
4067
4068 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4069 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4070 {
4071         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4072 }
4073
4074 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4075 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4076 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4077 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4078
4079 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4080 {
4081         return 0;
4082 }
4083
4084 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4085 {
4086         return 0;
4087 }
4088
4089 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4090                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4091 {
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4096
4097 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4098 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4099 #endif
4100
4101 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4102 {
4103         return NULL;
4104 }
4105 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4106 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4107 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4108
4109 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4110
4111 /**************************************************
4112  * CFS operations on tasks:
4113  */
4114
4115 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4116 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4117 {
4118         struct sched_entity *se = &p->se;
4119         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4120
4121         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4122
4123         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4124                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4125                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4126                 s64 delta = slice - ran;
4127
4128                 if (delta < 0) {
4129                         if (rq->curr == p)
4130                                 resched_curr(rq);
4131                         return;
4132                 }
4133                 hrtick_start(rq, delta);
4134         }
4135 }
4136
4137 /*
4138  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4139  * current task is from our class and nr_running is low enough
4140  * to matter.
4141  */
4142 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4143 {
4144         struct task_struct *curr = rq->curr;
4145
4146         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4147                 return;
4148
4149         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4150                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4151 }
4152 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4153 static inline void
4154 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4155 {
4156 }
4157
4158 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4159 {
4160 }
4161 #endif
4162
4163 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4164
4165 /*
4166  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4167  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4168  * then put the task into the rbtree:
4169  */
4170 static void
4171 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4172 {
4173         struct cfs_rq *cfs_rq;
4174         struct sched_entity *se = &p->se;
4175         int task_new = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP);
4176
4177         for_each_sched_entity(se) {
4178                 if (se->on_rq)
4179                         break;
4180                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4181                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4182
4183                 /*
4184                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4185                  *
4186                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4187                  * post the final h_nr_running increment below.
4188                 */
4189                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4190                         break;
4191                 cfs_rq->h_nr_running++;
4192
4193                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4194         }
4195
4196         for_each_sched_entity(se) {
4197                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4198                 cfs_rq->h_nr_running++;
4199
4200                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4201                         break;
4202
4203                 update_load_avg(se, 1);
4204                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4205         }
4206
4207         if (!se) {
4208                 add_nr_running(rq, 1);
4209                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4210                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4211                         rq->rd->overutilized = true;
4212         }
4213         hrtick_update(rq);
4214 }
4215
4216 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4217
4218 /*
4219  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4220  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4221  * update the fair scheduling stats:
4222  */
4223 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4224 {
4225         struct cfs_rq *cfs_rq;
4226         struct sched_entity *se = &p->se;
4227         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4228
4229         for_each_sched_entity(se) {
4230                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4231                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4232
4233                 /*
4234                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4235                  *
4236                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4237                  * post the final h_nr_running decrement below.
4238                 */
4239                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4240                         break;
4241                 cfs_rq->h_nr_running--;
4242
4243                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4244                 if (cfs_rq->load.weight) {
4245                         /*
4246                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4247                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4248                          */
4249                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4250                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4251
4252                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4253                         se = parent_entity(se);
4254                         break;
4255                 }
4256                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4257         }
4258
4259         for_each_sched_entity(se) {
4260                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4261                 cfs_rq->h_nr_running--;
4262
4263                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4264                         break;
4265
4266                 update_load_avg(se, 1);
4267                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4268         }
4269
4270         if (!se)
4271                 sub_nr_running(rq, 1);
4272
4273         hrtick_update(rq);
4274 }
4275
4276 #ifdef CONFIG_SMP
4277
4278 /*
4279  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4280  */
4281
4282 /*
4283  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4284  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4285  *
4286  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4287  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4288  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4289  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4290  *
4291  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4292  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4293  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4294  *
4295  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4296  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4297  * particular idx is approximated to be zero.
4298  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4299  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4300  * based on 128 point scale.
4301  * Example:
4302  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4303  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4304  *
4305  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4306  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4307  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4308  */
4309 #define DEGRADE_SHIFT           7
4310 static const unsigned char
4311                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4312 static const unsigned char
4313                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4314                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4315                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4316                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4317                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4318                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4319
4320 /*
4321  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4322  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4323  * adding any new load.
4324  */
4325 static unsigned long
4326 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4327 {
4328         int j = 0;
4329
4330         if (!missed_updates)
4331                 return load;
4332
4333         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4334                 return 0;
4335
4336         if (idx == 1)
4337                 return load >> missed_updates;
4338
4339         while (missed_updates) {
4340                 if (missed_updates % 2)
4341                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4342
4343                 missed_updates >>= 1;
4344                 j++;
4345         }
4346         return load;
4347 }
4348
4349 /*
4350  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4351  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4352  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4353  */
4354 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4355                               unsigned long pending_updates)
4356 {
4357         int i, scale;
4358
4359         this_rq->nr_load_updates++;
4360
4361         /* Update our load: */
4362         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4363         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4364                 unsigned long old_load, new_load;
4365
4366                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4367
4368                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4369                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4370                 new_load = this_load;
4371                 /*
4372                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4373                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4374                  * example.
4375                  */
4376                 if (new_load > old_load)
4377                         new_load += scale - 1;
4378
4379                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4380         }
4381
4382         sched_avg_update(this_rq);
4383 }
4384
4385 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4386 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4387 {
4388         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4389 }
4390
4391 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4392 /*
4393  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4394  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4395  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4396  *
4397  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4398  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4399  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4400  * (tick_nohz_idle_exit).
4401  *
4402  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4403  */
4404
4405 /*
4406  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4407  * idle balance.
4408  */
4409 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4410 {
4411         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4412         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4413         unsigned long pending_updates;
4414
4415         /*
4416          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4417          */
4418         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4419                 return;
4420
4421         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4422         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4423
4424         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4425 }
4426
4427 /*
4428  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4429  */
4430 void update_cpu_load_nohz(void)
4431 {
4432         struct rq *this_rq = this_rq();
4433         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4434         unsigned long pending_updates;
4435
4436         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4437                 return;
4438
4439         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4440         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4441         if (pending_updates) {
4442                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4443                 /*
4444                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4445                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4446                  */
4447                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4448         }
4449         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4450 }
4451 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4452
4453 /*
4454  * Called from scheduler_tick()
4455  */
4456 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4457 {
4458         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4459         /*
4460          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4461          */
4462         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4463         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4464 }
4465
4466 /*
4467  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4468  * according to the scheduling class and "nice" value.
4469  *
4470  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4471  * balance conservatively.
4472  */
4473 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4474 {
4475         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4476         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4477
4478         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4479                 return total;
4480
4481         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4482 }
4483
4484 /*
4485  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4486  * according to the scheduling class and "nice" value.
4487  */
4488 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4489 {
4490         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4491         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4492
4493         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4494                 return total;
4495
4496         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4497 }
4498
4499 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4500 {
4501         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4502 }
4503
4504 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4505 {
4506         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4507 }
4508
4509 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4510 {
4511         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4512         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4513         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4514
4515         if (nr_running)
4516                 return load_avg / nr_running;
4517
4518         return 0;
4519 }
4520
4521 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4522 {
4523         /*
4524          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4525          * about the boundary, really active task won't care
4526          * about the loss.
4527          */
4528         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4529                 current->wakee_flips >>= 1;
4530                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4531         }
4532
4533         if (current->last_wakee != p) {
4534                 current->last_wakee = p;
4535                 current->wakee_flips++;
4536         }
4537 }
4538
4539 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4540 {
4541         struct sched_entity *se = &p->se;
4542         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4543         u64 min_vruntime;
4544
4545 #ifndef CONFIG_64BIT
4546         u64 min_vruntime_copy;
4547
4548         do {
4549                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4550                 smp_rmb();
4551                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4552         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4553 #else
4554         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4555 #endif
4556
4557         se->vruntime -= min_vruntime;
4558         record_wakee(p);
4559 }
4560
4561 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4562 /*
4563  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4564  *
4565  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4566  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4567  * can calculate the shift in shares.
4568  *
4569  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4570  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4571  * total group weight.
4572  *
4573  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4574  * distribution (s_i) using:
4575  *
4576  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4577  *
4578  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4579  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4580  * shares distribution (s_i):
4581  *
4582  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4583  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4584  *
4585  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4586  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4587  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4588  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4589  *
4590  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4591  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4592  *
4593  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4594  *
4595  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4596  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4597  * weight and shares distributions like:
4598  *
4599  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4600  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4601  *
4602  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4603  *
4604  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4605  *
4606  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4607  *
4608  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4609  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4610  * 4/7) times the weight of the group.
4611  */
4612 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4613 {
4614         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4615
4616         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4617                 return wl;
4618
4619         for_each_sched_entity(se) {
4620                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4621                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4622
4623                 tg = cfs_rq->tg;
4624
4625                 /*
4626                  * W = @wg + \Sum rw_j
4627                  */
4628                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4629
4630                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4631                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4632                 W += w;
4633
4634                 /*
4635                  * w = rw_i + @wl
4636                  */
4637                 w += wl;
4638
4639                 /*
4640                  * wl = S * s'_i; see (2)
4641                  */
4642                 if (W > 0 && w < W)
4643                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4644                 else
4645                         wl = tg->shares;
4646
4647                 /*
4648                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4649                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4650                  * calc_cfs_shares().
4651                  */
4652                 if (wl < MIN_SHARES)
4653                         wl = MIN_SHARES;
4654
4655                 /*
4656                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4657                  */
4658                 wl -= se->avg.load_avg;
4659
4660                 /*
4661                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4662                  * the final effective load change on the root group. Since
4663                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4664                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4665                  * resulting from this level per the above.
4666                  */
4667                 wg = 0;
4668         }
4669
4670         return wl;
4671 }
4672 #else
4673
4674 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4675 {
4676         return wl;
4677 }
4678
4679 #endif
4680
4681 /*
4682  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4683  * cpu and freq scaling.
4684  */
4685 static unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4686 {
4687         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4688                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4689                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4690 }
4691
4692 /*
4693  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4694  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4695  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
4696  * CFS task (ie cpu_capacity).
4697  *
4698  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
4699  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
4700  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
4701  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
4702  * (arch_scale_freq_capacity()).
4703  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
4704  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
4705  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
4706  *
4707  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
4708  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
4709  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
4710  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
4711  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
4712  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
4713  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
4714  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
4715  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
4716  * migrations (scheduler-driven DVFS).
4717  */
4718 static unsigned long __cpu_util(int cpu, int delta)
4719 {
4720         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4721         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4722
4723         delta += util;
4724         if (delta < 0)
4725                 return 0;
4726
4727         return (delta >= capacity) ? capacity : delta;
4728 }
4729
4730 static unsigned long cpu_util(int cpu)
4731 {
4732         return __cpu_util(cpu, 0);
4733 }
4734
4735 static inline bool energy_aware(void)
4736 {
4737         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4738 }
4739
4740 struct energy_env {
4741         struct sched_group      *sg_top;
4742         struct sched_group      *sg_cap;
4743         int                     cap_idx;
4744         int                     util_delta;
4745         int                     src_cpu;
4746         int                     dst_cpu;
4747         int                     energy;
4748 };
4749
4750 /*
4751  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4752  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4753  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4754  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4755  *
4756  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4757  *
4758  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4759  *
4760  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4761  *
4762  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4763  */
4764 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4765 {
4766         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4767
4768         if (util >= capacity)
4769                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4770
4771         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4772 }
4773
4774 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4775 {
4776         if (cpu == eenv->src_cpu)
4777                 return -eenv->util_delta;
4778         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4779                 return eenv->util_delta;
4780         return 0;
4781 }
4782
4783 static
4784 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4785 {
4786         int i, delta;
4787         unsigned long max_util = 0;
4788
4789         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4790                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4791                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4792         }
4793
4794         return max_util;
4795 }
4796
4797 /*
4798  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4799  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4800  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4801  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4802  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4803  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4804  * estimate (more busy).
4805  */
4806 static unsigned
4807 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4808 {
4809         int i, delta;
4810         unsigned long util_sum = 0;
4811         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4812
4813         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4814                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4815                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4816         }
4817
4818         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4819                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4820         return util_sum;
4821 }
4822
4823 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4824         const struct sched_group_energy const *sge)
4825 {
4826         int idx;
4827         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4828
4829         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4830                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4831                         break;
4832         }
4833
4834         eenv->cap_idx = idx;
4835
4836         return idx;
4837 }
4838
4839 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4840 {
4841         int i, state = INT_MAX;
4842
4843         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4844         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4845                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4846
4847         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4848         state++;
4849
4850         return state;
4851 }
4852
4853 /*
4854  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4855  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4856  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4857  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4858  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4859  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4860  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4861  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4862  */
4863 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4864 {
4865         struct sched_domain *sd;
4866         int cpu, total_energy = 0;
4867         struct cpumask visit_cpus;
4868         struct sched_group *sg;
4869
4870         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4871
4872         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4873
4874         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4875                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4876
4877                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4878
4879                 /*
4880                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4881                  * sched_group?
4882                  */
4883                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4884
4885                 if (!sd)
4886                         /*
4887                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4888                          * wrong energy estimation is better than entering an
4889                          * infinite loop.
4890                          */
4891                         return -EINVAL;
4892
4893                 if (sd->parent)
4894                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4895
4896                 for_each_domain(cpu, sd) {
4897                         sg = sd->groups;
4898
4899                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4900                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4901                                 break;
4902
4903                         do {
4904                                 unsigned long group_util;
4905                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4906                                 int cap_idx, idle_idx;
4907
4908                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4909                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4910                                 else
4911                                         eenv->sg_cap = sg;
4912
4913                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4914                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4915                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4916                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4917                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4918                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4919                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4920                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4921
4922                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4923
4924                                 if (!sd->child)
4925                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4926
4927                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4928                                         goto next_cpu;
4929
4930                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4931                 }
4932 next_cpu:
4933                 continue;
4934         }
4935
4936         eenv->energy = total_energy;
4937         return 0;
4938 }
4939
4940 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4941 {
4942         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4943 }
4944
4945 /*
4946  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4947  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4948  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4949  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4950  * both are specified, the utilization is migrated.
4951  */
4952 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4953 {
4954         struct sched_domain *sd;
4955         struct sched_group *sg;
4956         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4957
4958         struct energy_env eenv_before = {
4959                 .util_delta     = 0,
4960                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4961                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4962         };
4963
4964         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
4965                 return 0;
4966
4967         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
4968         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
4969
4970         if (!sd)
4971                 return 0; /* Error */
4972
4973         sg = sd->groups;
4974
4975         do {
4976                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
4977                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
4978
4979                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
4980                                 return 0; /* Invalid result abort */
4981                         energy_before += eenv_before.energy;
4982
4983                         if (sched_group_energy(eenv))
4984                                 return 0; /* Invalid result abort */
4985                         energy_after += eenv->energy;
4986                 }
4987         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4988
4989         return energy_after-energy_before;
4990 }
4991
4992 /*
4993  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4994  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4995  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4996  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4997  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4998  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4999  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5000  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5001  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5002  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5003  */
5004 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5005 {
5006         unsigned int master = current->wakee_flips;
5007         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5008         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5009
5010         if (master < slave)
5011                 swap(master, slave);
5012         if (slave < factor || master < slave * factor)
5013                 return 0;
5014         return 1;
5015 }
5016
5017 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5018 {
5019         s64 this_load, load;
5020         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5021         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5022         struct task_group *tg;
5023         unsigned long weight;
5024         int balanced;
5025
5026         idx       = sd->wake_idx;
5027         this_cpu  = smp_processor_id();
5028         prev_cpu  = task_cpu(p);
5029         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5030         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5031
5032         /*
5033          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5034          * effect of the currently running task from the load
5035          * of the current CPU:
5036          */
5037         if (sync) {
5038                 tg = task_group(current);
5039                 weight = current->se.avg.load_avg;
5040
5041                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5042                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5043         }
5044
5045         tg = task_group(p);
5046         weight = p->se.avg.load_avg;
5047
5048         /*
5049          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5050          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5051          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5052          * about that, so that's good too.
5053          *
5054          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5055          * task to be woken on this_cpu.
5056          */
5057         this_eff_load = 100;
5058         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5059
5060         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5061         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5062
5063         if (this_load > 0) {
5064                 this_eff_load *= this_load +
5065                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5066
5067                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5068         }
5069
5070         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5071
5072         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5073
5074         if (!balanced)
5075                 return 0;
5076
5077         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5078         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5079
5080         return 1;
5081 }
5082
5083 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5084 {
5085         return p->se.avg.util_avg;
5086 }
5087
5088 static unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5089
5090 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5091 {
5092         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5093
5094         util += task_util(p);
5095
5096         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5097 }
5098
5099 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5100 {
5101         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5102         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5103
5104         if (capacity == max_capacity)
5105                 return true;
5106
5107         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5108                 return true;
5109
5110         return __task_fits(p, cpu, 0);
5111 }
5112
5113 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5114 {
5115         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5116 }
5117
5118 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5119 {
5120         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5121 }
5122
5123 /*
5124  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5125  * domain.
5126  */
5127 static struct sched_group *
5128 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5129                   int this_cpu, int sd_flag)
5130 {
5131         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5132         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5133         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5134         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5135         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5136         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5137         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5138
5139         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5140                 load_idx = sd->wake_idx;
5141
5142         do {
5143                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5144                 int local_group;
5145                 int i;
5146
5147                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5148                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5149                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5150                         continue;
5151
5152                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5153                                                sched_group_cpus(group));
5154
5155                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5156                 avg_load = 0;
5157
5158                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5159                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5160                         if (local_group)
5161                                 load = source_load(i, load_idx);
5162                         else
5163                                 load = target_load(i, load_idx);
5164
5165                         avg_load += load;
5166
5167                         /*
5168                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5169                          * that can fit the task.
5170                          */
5171                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5172                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5173                                 fit_group = group;
5174                         }
5175
5176                         /*
5177                          * Look for group which has most spare capacity on a
5178                          * single cpu.
5179                          */
5180                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5181                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5182                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5183                                 spare_group = group;
5184                         }
5185                 }
5186
5187                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5188                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5189
5190                 if (local_group) {
5191                         this_load = avg_load;
5192                 } else if (avg_load < min_load) {
5193                         min_load = avg_load;
5194                         idlest = group;
5195                 }
5196         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5197
5198         if (fit_group)
5199                 return fit_group;
5200
5201         if (spare_group)
5202                 return spare_group;
5203
5204         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5205                 return NULL;
5206         return idlest;
5207 }
5208
5209 /*
5210  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5211  */
5212 static int
5213 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5214 {
5215         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5216         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5217         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5218         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5219         int shallowest_idle_cpu = -1;
5220         int i;
5221
5222         /* Traverse only the allowed CPUs */
5223         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5224                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5225                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5226                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5227                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5228                                 /*
5229                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5230                                  * has the smallest exit latency irrespective
5231                                  * of any idle timestamp.
5232                                  */
5233                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5234                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5235                                 shallowest_idle_cpu = i;
5236                         } else if (idle_cpu(i) &&
5237                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5238                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5239                                 /*
5240                                  * If equal or no active idle state, then
5241                                  * the most recently idled CPU might have
5242                                  * a warmer cache.
5243                                  */
5244                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5245                                 shallowest_idle_cpu = i;
5246                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5247                                 /*
5248                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5249                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5250                                  * fallback.
5251                                  */
5252                                 shallowest_idle_cpu = i;
5253                         }
5254                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5255                         load = weighted_cpuload(i);
5256                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5257                                 min_load = load;
5258                                 least_loaded_cpu = i;
5259                         }
5260                 }
5261         }
5262
5263         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5264 }
5265
5266 /*
5267  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5268  */
5269 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5270 {
5271         struct sched_domain *sd;
5272         struct sched_group *sg;
5273         int i = task_cpu(p);
5274
5275         if (idle_cpu(target))
5276                 return target;
5277
5278         /*
5279          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5280          */
5281         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5282                 return i;
5283
5284         /*
5285          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5286          */
5287         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5288         for_each_lower_domain(sd) {
5289                 sg = sd->groups;
5290                 do {
5291                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5292                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5293                                 goto next;
5294
5295                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5296                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5297                                         goto next;
5298                         }
5299
5300                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5301                                         tsk_cpus_allowed(p));
5302                         goto done;
5303 next:
5304                         sg = sg->next;
5305                 } while (sg != sd->groups);
5306         }
5307 done:
5308         return target;
5309 }
5310
5311 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5312 {
5313         struct sched_domain *sd;
5314         struct sched_group *sg, *sg_target;
5315         int target_max_cap = INT_MAX;
5316         int target_cpu = task_cpu(p);
5317         int i;
5318
5319         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5320
5321         if (!sd)
5322                 return target;
5323
5324         sg = sd->groups;
5325         sg_target = sg;
5326
5327         /*
5328          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5329          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5330          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5331          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5332          * point.
5333          */
5334         do {
5335                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5336                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5337
5338                 /*
5339                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5340                  * Ideally we should query the energy model for the right
5341                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5342                  */
5343                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5344                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5345                         sg_target = sg;
5346                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5347                 }
5348         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5349
5350         /* Find cpu with sufficient capacity */
5351         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5352                 /*
5353                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5354                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5355                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5356                  */
5357                 int new_util = cpu_util(i) + task_util(p);
5358
5359                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5360                         continue;
5361
5362                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5363                         target_cpu = i;
5364                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5365                                 break;
5366                 }
5367
5368                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5369                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5370                         target_cpu = i;
5371         }
5372
5373         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5374                 struct energy_env eenv = {
5375                         .util_delta     = task_util(p),
5376                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5377                         .dst_cpu        = target_cpu,
5378                 };
5379
5380                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5381                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5382                         return target_cpu;
5383
5384                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5385                         return task_cpu(p);
5386         }
5387
5388         return target_cpu;
5389 }
5390
5391 /*
5392  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5393  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5394  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5395  *
5396  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5397  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5398  *
5399  * Returns the target cpu number.
5400  *
5401  * preempt must be disabled.
5402  */
5403 static int
5404 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5405 {
5406         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5407         int cpu = smp_processor_id();
5408         int new_cpu = prev_cpu;
5409         int want_affine = 0;
5410         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5411
5412         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5413                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5414                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5415                               energy_aware();
5416
5417         rcu_read_lock();
5418         for_each_domain(cpu, tmp) {
5419                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5420                         break;
5421
5422                 /*
5423                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5424                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5425                  */
5426                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5427                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5428                         affine_sd = tmp;
5429                         break;
5430                 }
5431
5432                 if (tmp->flags & sd_flag)
5433                         sd = tmp;
5434                 else if (!want_affine)
5435                         break;
5436         }
5437
5438         if (affine_sd) {
5439                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5440                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5441                         new_cpu = cpu;
5442         }
5443
5444         if (!sd) {
5445                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5446                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5447                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5448                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5449
5450         } else while (sd) {
5451                 struct sched_group *group;
5452                 int weight;
5453
5454                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5455                         sd = sd->child;
5456                         continue;
5457                 }
5458
5459                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5460                 if (!group) {
5461                         sd = sd->child;
5462                         continue;
5463                 }
5464
5465                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5466                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5467                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5468                         sd = sd->child;
5469                         continue;
5470                 }
5471
5472                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5473                 cpu = new_cpu;
5474                 weight = sd->span_weight;
5475                 sd = NULL;
5476                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5477                         if (weight <= tmp->span_weight)
5478                                 break;
5479                         if (tmp->flags & sd_flag)
5480                                 sd = tmp;
5481                 }
5482                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5483         }
5484         rcu_read_unlock();
5485
5486         return new_cpu;
5487 }
5488
5489 /*
5490  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5491  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5492  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5493  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5494  */
5495 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5496 {
5497         /*
5498          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5499          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5500          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5501          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5502          * load sounds not bad.
5503          */
5504         remove_entity_load_avg(&p->se);
5505
5506         /* Tell new CPU we are migrated */
5507         p->se.avg.last_update_time = 0;
5508
5509         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5510         p->se.exec_start = 0;
5511 }
5512
5513 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5514 {
5515         remove_entity_load_avg(&p->se);
5516 }
5517 #endif /* CONFIG_SMP */
5518
5519 static unsigned long
5520 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5521 {
5522         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5523
5524         /*
5525          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5526          * to virtual-time in his units.
5527          *
5528          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5529          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5530          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5531          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5532          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5533          *
5534          * This is especially important for buddies when the leftmost
5535          * task is higher priority than the buddy.
5536          */
5537         return calc_delta_fair(gran, se);
5538 }
5539
5540 /*
5541  * Should 'se' preempt 'curr'.
5542  *
5543  *             |s1
5544  *        |s2
5545  *   |s3
5546  *         g
5547  *      |<--->|c
5548  *
5549  *  w(c, s1) = -1
5550  *  w(c, s2) =  0
5551  *  w(c, s3) =  1
5552  *
5553  */
5554 static int
5555 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5556 {
5557         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5558
5559         if (vdiff <= 0)
5560                 return -1;
5561
5562         gran = wakeup_gran(curr, se);
5563         if (vdiff > gran)
5564                 return 1;
5565
5566         return 0;
5567 }
5568
5569 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5570 {
5571         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5572                 return;
5573
5574         for_each_sched_entity(se)
5575                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5576 }
5577
5578 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5579 {
5580         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5581                 return;
5582
5583         for_each_sched_entity(se)
5584                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5585 }
5586
5587 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5588 {
5589         for_each_sched_entity(se)
5590                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5591 }
5592
5593 /*
5594  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5595  */
5596 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5597 {
5598         struct task_struct *curr = rq->curr;
5599         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5600         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5601         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5602         int next_buddy_marked = 0;
5603
5604         if (unlikely(se == pse))
5605                 return;
5606
5607         /*
5608          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5609          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5610          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5611          * next-buddy nomination below.
5612          */
5613         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5614                 return;
5615
5616         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5617                 set_next_buddy(pse);
5618                 next_buddy_marked = 1;
5619         }
5620
5621         /*
5622          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5623          * wake up path.
5624          *
5625          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5626          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5627          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5628          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5629          * below.
5630          */
5631         if (test_tsk_need_resched(curr))
5632                 return;
5633
5634         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5635         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5636             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5637                 goto preempt;
5638
5639         /*
5640          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5641          * is driven by the tick):
5642          */
5643         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5644                 return;
5645
5646         find_matching_se(&se, &pse);
5647         update_curr(cfs_rq_of(se));
5648         BUG_ON(!pse);
5649         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5650                 /*
5651                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5652                  * triggering this preemption.
5653                  */
5654                 if (!next_buddy_marked)
5655                         set_next_buddy(pse);
5656                 goto preempt;
5657         }
5658
5659         return;
5660
5661 preempt:
5662         resched_curr(rq);
5663         /*
5664          * Only set the backward buddy when the current task is still
5665          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5666          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5667          * point, either of which can * drop the rq lock.
5668          *
5669          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5670          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5671          */
5672         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5673                 return;
5674
5675         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5676                 set_last_buddy(se);
5677 }
5678
5679 static struct task_struct *
5680 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5681 {
5682         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5683         struct sched_entity *se;
5684         struct task_struct *p;
5685         int new_tasks;
5686
5687 again:
5688 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5689         if (!cfs_rq->nr_running)
5690                 goto idle;
5691
5692         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5693                 goto simple;
5694
5695         /*
5696          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5697          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5698          *
5699          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5700          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5701          */
5702
5703         do {
5704                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5705
5706                 /*
5707                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5708                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5709                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5710                  * forget we've ever seen it.
5711                  */
5712                 if (curr) {
5713                         if (curr->on_rq)
5714                                 update_curr(cfs_rq);
5715                         else
5716                                 curr = NULL;
5717
5718                         /*
5719                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5720                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5721                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5722                          * be correct.
5723                          */
5724                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5725                                 goto simple;
5726                 }
5727
5728                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5729                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5730         } while (cfs_rq);
5731
5732         p = task_of(se);
5733
5734         /*
5735          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5736          * is a different task than we started out with, try and touch the
5737          * least amount of cfs_rqs.
5738          */
5739         if (prev != p) {
5740                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5741
5742                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5743                         int se_depth = se->depth;
5744                         int pse_depth = pse->depth;
5745
5746                         if (se_depth <= pse_depth) {
5747                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5748                                 pse = parent_entity(pse);
5749                         }
5750                         if (se_depth >= pse_depth) {
5751                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5752                                 se = parent_entity(se);
5753                         }
5754                 }
5755
5756                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5757                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5758         }
5759
5760         if (hrtick_enabled(rq))
5761                 hrtick_start_fair(rq, p);
5762
5763         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5764
5765         return p;
5766 simple:
5767         cfs_rq = &rq->cfs;
5768 #endif
5769
5770         if (!cfs_rq->nr_running)
5771                 goto idle;
5772
5773         put_prev_task(rq, prev);
5774
5775         do {
5776                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5777                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5778                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5779         } while (cfs_rq);
5780
5781         p = task_of(se);
5782
5783         if (hrtick_enabled(rq))
5784                 hrtick_start_fair(rq, p);
5785
5786         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5787
5788         return p;
5789
5790 idle:
5791         rq->misfit_task = 0;
5792         /*
5793          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5794          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5795          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5796          * re-start the picking loop.
5797          */
5798         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5799         new_tasks = idle_balance(rq);
5800         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5801         /*
5802          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5803          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5804          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5805          */
5806         if (new_tasks < 0)
5807                 return RETRY_TASK;
5808
5809         if (new_tasks > 0)
5810                 goto again;
5811
5812         return NULL;
5813 }
5814
5815 /*
5816  * Account for a descheduled task:
5817  */
5818 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5819 {
5820         struct sched_entity *se = &prev->se;
5821         struct cfs_rq *cfs_rq;
5822
5823         for_each_sched_entity(se) {
5824                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5825                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5826         }
5827 }
5828
5829 /*
5830  * sched_yield() is very simple
5831  *
5832  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5833  */
5834 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5835 {
5836         struct task_struct *curr = rq->curr;
5837         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5838         struct sched_entity *se = &curr->se;
5839
5840         /*
5841          * Are we the only task in the tree?
5842          */
5843         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5844                 return;
5845
5846         clear_buddies(cfs_rq, se);
5847
5848         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5849                 update_rq_clock(rq);
5850                 /*
5851                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5852                  */
5853                 update_curr(cfs_rq);
5854                 /*
5855                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5856                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5857                  * and double the fastpath cost.
5858                  */
5859                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5860         }
5861
5862         set_skip_buddy(se);
5863 }
5864
5865 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5866 {
5867         struct sched_entity *se = &p->se;
5868
5869         /* throttled hierarchies are not runnable */
5870         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5871                 return false;
5872
5873         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5874         set_next_buddy(se);
5875
5876         yield_task_fair(rq);
5877
5878         return true;
5879 }
5880
5881 #ifdef CONFIG_SMP
5882 /**************************************************
5883  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5884  *
5885  * BASICS
5886  *
5887  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5888  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5889  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5890  *
5891  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5892  *
5893  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5894  * W_i,0 is defined as:
5895  *
5896  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5897  *
5898  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5899  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5900  *
5901  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5902  * weight:
5903  *
5904  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5905  *
5906  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5907  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5908  * can also include other factors [XXX].
5909  *
5910  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5911  * directly from (1):
5912  *
5913  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5914  *
5915  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5916  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5917  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5918  *
5919  * [XXX expand on:
5920  *     - infeasible weights;
5921  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5922  *
5923  *
5924  * SCHED DOMAINS
5925  *
5926  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5927  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5928  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5929  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5930  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5931  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5932  * the groups.
5933  *
5934  * This yields:
5935  *
5936  *     log_2 n     1     n
5937  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5938  *     i = 0      2^i   2^i
5939  *                               `- size of each group
5940  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5941  *         |         `- freq
5942  *         `- sum over all levels
5943  *
5944  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5945  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5946  *
5947  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5948  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5949  *
5950  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5951  *
5952  *             log_2 n     
5953  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5954  *             k = 0
5955  *
5956  * And you'll find that:
5957  *
5958  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5959  *
5960  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5961  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5962  * of:
5963  *
5964  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5965  *
5966  *
5967  * WORK CONSERVING
5968  *
5969  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5970  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5971  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5972  *
5973  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5974  * time.
5975  *
5976  * [XXX more?]
5977  *
5978  *
5979  * CGROUPS
5980  *
5981  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5982  *
5983  *                                s_k,i
5984  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5985  *                                 S_k
5986  *
5987  * Where
5988  *
5989  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5990  *
5991  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5992  *
5993  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5994  * property.
5995  *
5996  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5997  *      rewrite all of this once again.]
5998  */ 
5999
6000 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6001
6002 enum fbq_type { regular, remote, all };
6003
6004 enum group_type {
6005         group_other = 0,
6006         group_misfit_task,
6007         group_imbalanced,
6008         group_overloaded,
6009 };
6010
6011 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6012 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6013 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6014 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6015
6016 struct lb_env {
6017         struct sched_domain     *sd;
6018
6019         struct rq               *src_rq;
6020         int                     src_cpu;
6021
6022         int                     dst_cpu;
6023         struct rq               *dst_rq;
6024
6025         struct cpumask          *dst_grpmask;
6026         int                     new_dst_cpu;
6027         enum cpu_idle_type      idle;
6028         long                    imbalance;
6029         unsigned int            src_grp_nr_running;
6030         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6031         struct cpumask          *cpus;
6032
6033         unsigned int            flags;
6034
6035         unsigned int            loop;
6036         unsigned int            loop_break;
6037         unsigned int            loop_max;
6038
6039         enum fbq_type           fbq_type;
6040         enum group_type         busiest_group_type;
6041         struct list_head        tasks;
6042 };
6043
6044 /*
6045  * Is this task likely cache-hot:
6046  */
6047 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6048 {
6049         s64 delta;
6050
6051         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6052
6053         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6054                 return 0;
6055
6056         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6057                 return 0;
6058
6059         /*
6060          * Buddy candidates are cache hot:
6061          */
6062         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6063                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6064                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6065                 return 1;
6066
6067         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6068                 return 1;
6069         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6070                 return 0;
6071
6072         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6073
6074         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6075 }
6076
6077 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6078 /*
6079  * Returns 1, if task migration degrades locality
6080  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6081  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6082  */
6083 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6084 {
6085         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6086         unsigned long src_faults, dst_faults;
6087         int src_nid, dst_nid;
6088
6089         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6090                 return -1;
6091
6092         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6093                 return -1;
6094
6095         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6096         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6097
6098         if (src_nid == dst_nid)
6099                 return -1;
6100
6101         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6102         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6103                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6104                         return 1;
6105                 else
6106                         return -1;
6107         }
6108
6109         /* Encourage migration to the preferred node. */
6110         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6111                 return 0;
6112
6113         if (numa_group) {
6114                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6115                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6116         } else {
6117                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6118                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6119         }
6120
6121         return dst_faults < src_faults;
6122 }
6123
6124 #else
6125 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6126                                              struct lb_env *env)
6127 {
6128         return -1;
6129 }
6130 #endif
6131
6132 /*
6133  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6134  */
6135 static
6136 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6137 {
6138         int tsk_cache_hot;
6139
6140         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6141
6142         /*
6143          * We do not migrate tasks that are:
6144          * 1) throttled_lb_pair, or
6145          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6146          * 3) running (obviously), or
6147          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6148          */
6149         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6150                 return 0;
6151
6152         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6153                 int cpu;
6154
6155                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6156
6157                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6158
6159                 /*
6160                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6161                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6162                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6163                  *
6164                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6165                  * one in current iteration.
6166                  */
6167                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6168                         return 0;
6169
6170                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6171                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6172                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6173                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6174                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6175                                 break;
6176                         }
6177                 }
6178
6179                 return 0;
6180         }
6181
6182         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6183         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6184
6185         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6186                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6187                 return 0;
6188         }
6189
6190         /*
6191          * Aggressive migration if:
6192          * 1) destination numa is preferred
6193          * 2) task is cache cold, or
6194          * 3) too many balance attempts have failed.
6195          */
6196         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6197         if (tsk_cache_hot == -1)
6198                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6199
6200         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6201             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6202                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6203                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6204                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6205                 }
6206                 return 1;
6207         }
6208
6209         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6210         return 0;
6211 }
6212
6213 /*
6214  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6215  */
6216 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6217 {
6218         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6219
6220         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6221         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6222         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6223 }
6224
6225 /*
6226  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6227  * part of active balancing operations within "domain".
6228  *
6229  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6230  */
6231 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6232 {
6233         struct task_struct *p, *n;
6234
6235         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6236
6237         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6238                 if (!can_migrate_task(p, env))
6239                         continue;
6240
6241                 detach_task(p, env);
6242
6243                 /*
6244                  * Right now, this is only the second place where
6245                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6246                  * so we can safely collect stats here rather than
6247                  * inside detach_tasks().
6248                  */
6249                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6250                 return p;
6251         }
6252         return NULL;
6253 }
6254
6255 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6256
6257 /*
6258  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6259  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6260  *
6261  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6262  */
6263 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6264 {
6265         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6266         struct task_struct *p;
6267         unsigned long load;
6268         int detached = 0;
6269
6270         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6271
6272         if (env->imbalance <= 0)
6273                 return 0;
6274
6275         while (!list_empty(tasks)) {
6276                 /*
6277                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6278                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6279                  */
6280                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6281                         break;
6282
6283                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6284
6285                 env->loop++;
6286                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6287                 if (env->loop > env->loop_max)
6288                         break;
6289
6290                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6291                 if (env->loop > env->loop_break) {
6292                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6293                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6294                         break;
6295                 }
6296
6297                 if (!can_migrate_task(p, env))
6298                         goto next;
6299
6300                 load = task_h_load(p);
6301
6302                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6303                         goto next;
6304
6305                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6306                         goto next;
6307
6308                 detach_task(p, env);
6309                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6310
6311                 detached++;
6312                 env->imbalance -= load;
6313
6314 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6315                 /*
6316                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6317                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6318                  * the critical section.
6319                  */
6320                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6321                         break;
6322 #endif
6323
6324                 /*
6325                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6326                  * weighted load.
6327                  */
6328                 if (env->imbalance <= 0)
6329                         break;
6330
6331                 continue;
6332 next:
6333                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6334         }
6335
6336         /*
6337          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6338          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6339          * than inside detach_one_task().
6340          */
6341         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6342
6343         return detached;
6344 }
6345
6346 /*
6347  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6348  */
6349 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6350 {
6351         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6352
6353         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6354         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6355         activate_task(rq, p, 0);
6356         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6357 }
6358
6359 /*
6360  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6361  * its new rq.
6362  */
6363 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6364 {
6365         raw_spin_lock(&rq->lock);
6366         attach_task(rq, p);
6367         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6368 }
6369
6370 /*
6371  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6372  * new rq.
6373  */
6374 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6375 {
6376         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6377         struct task_struct *p;
6378
6379         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6380
6381         while (!list_empty(tasks)) {
6382                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6383                 list_del_init(&p->se.group_node);
6384
6385                 attach_task(env->dst_rq, p);
6386         }
6387
6388         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6389 }
6390
6391 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6392 static void update_blocked_averages(int cpu)
6393 {
6394         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6395         struct cfs_rq *cfs_rq;
6396         unsigned long flags;
6397
6398         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6399         update_rq_clock(rq);
6400
6401         /*
6402          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6403          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6404          */
6405         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6406                 /* throttled entities do not contribute to load */
6407                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6408                         continue;
6409
6410                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6411                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6412         }
6413         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6414 }
6415
6416 /*
6417  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6418  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6419  * group is a fraction of its parents load.
6420  */
6421 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6422 {
6423         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6424         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6425         unsigned long now = jiffies;
6426         unsigned long load;
6427
6428         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6429                 return;
6430
6431         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6432         for_each_sched_entity(se) {
6433                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6434                 cfs_rq->h_load_next = se;
6435                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6436                         break;
6437         }
6438
6439         if (!se) {
6440                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6441                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6442         }
6443
6444         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6445                 load = cfs_rq->h_load;
6446                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6447                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6448                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6449                 cfs_rq->h_load = load;
6450                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6451         }
6452 }
6453
6454 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6455 {
6456         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6457
6458         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6459         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6460                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6461 }
6462 #else
6463 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6464 {
6465         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6466         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6467         unsigned long flags;
6468
6469         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6470         update_rq_clock(rq);
6471         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6472         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6473 }
6474
6475 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6476 {
6477         return p->se.avg.load_avg;
6478 }
6479 #endif
6480
6481 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6482
6483 /*
6484  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6485  */
6486 struct sg_lb_stats {
6487         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6488         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6489         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6490         unsigned long load_per_task;
6491         unsigned long group_capacity;
6492         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6493         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6494         unsigned int idle_cpus;
6495         unsigned int group_weight;
6496         enum group_type group_type;
6497         int group_no_capacity;
6498         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6499 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6500         unsigned int nr_numa_running;
6501         unsigned int nr_preferred_running;
6502 #endif
6503 };
6504
6505 /*
6506  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6507  *               during load balancing.
6508  */
6509 struct sd_lb_stats {
6510         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6511         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6512         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6513         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6514         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6515
6516         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6517         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6518 };
6519
6520 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6521 {
6522         /*
6523          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6524          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6525          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6526          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6527          */
6528         *sds = (struct sd_lb_stats){
6529                 .busiest = NULL,
6530                 .local = NULL,
6531                 .total_load = 0UL,
6532                 .total_capacity = 0UL,
6533                 .busiest_stat = {
6534                         .avg_load = 0UL,
6535                         .sum_nr_running = 0,
6536                         .group_type = group_other,
6537                 },
6538         };
6539 }
6540
6541 /**
6542  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6543  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6544  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6545  *
6546  * Return: The load index.
6547  */
6548 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6549                                         enum cpu_idle_type idle)
6550 {
6551         int load_idx;
6552
6553         switch (idle) {
6554         case CPU_NOT_IDLE:
6555                 load_idx = sd->busy_idx;
6556                 break;
6557
6558         case CPU_NEWLY_IDLE:
6559                 load_idx = sd->newidle_idx;
6560                 break;
6561         default:
6562                 load_idx = sd->idle_idx;
6563                 break;
6564         }
6565
6566         return load_idx;
6567 }
6568
6569 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6570 {
6571         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6572         u64 total, used, age_stamp, avg;
6573         s64 delta;
6574
6575         /*
6576          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6577          * we read them once before doing sanity checks on them.
6578          */
6579         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6580         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6581         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6582
6583         if (unlikely(delta < 0))
6584                 delta = 0;
6585
6586         total = sched_avg_period() + delta;
6587
6588         used = div_u64(avg, total);
6589
6590         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6591                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6592
6593         return 1;
6594 }
6595
6596 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6597 {
6598         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6599         mcc->val = 0;
6600         mcc->cpu = -1;
6601 }
6602
6603 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6604 {
6605         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6606         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6607         struct max_cpu_capacity *mcc;
6608         unsigned long max_capacity;
6609         int max_cap_cpu;
6610         unsigned long flags;
6611
6612         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6613
6614         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6615
6616         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6617         max_capacity = mcc->val;
6618         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6619
6620         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6621             (max_capacity < capacity)) {
6622                 mcc->val = capacity;
6623                 mcc->cpu = cpu;
6624 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6625                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6626                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6627                 goto skip_unlock;
6628 #endif
6629         }
6630         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6631
6632 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6633         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6634         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6635
6636         if (!capacity)
6637                 capacity = 1;
6638
6639         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6640         sdg->sgc->capacity = capacity;
6641         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6642 }
6643
6644 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6645 {
6646         struct sched_domain *child = sd->child;
6647         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6648         unsigned long capacity, max_capacity;
6649         unsigned long interval;
6650
6651         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6652         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6653         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6654
6655         if (!child) {
6656                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6657                 return;
6658         }
6659
6660         capacity = 0;
6661         max_capacity = 0;
6662
6663         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6664                 /*
6665                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6666                  * span the current group.
6667                  */
6668
6669                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6670                         struct sched_group_capacity *sgc;
6671                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6672
6673                         /*
6674                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6675                          * gets here before we've attached the domains to the
6676                          * runqueues.
6677                          *
6678                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6679                          * in update_cpu_capacity().
6680                          *
6681                          * This avoids capacity from being 0 and
6682                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6683                          */
6684                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6685                                 capacity += capacity_of(cpu);
6686                         } else {
6687                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6688                                 capacity += sgc->capacity;
6689                         }
6690
6691                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6692                 }
6693         } else  {
6694                 /*
6695                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6696                  * span the current group.
6697                  */ 
6698
6699                 group = child->groups;
6700                 do {
6701                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6702
6703                         capacity += sgc->capacity;
6704                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6705                         group = group->next;
6706                 } while (group != child->groups);
6707         }
6708
6709         sdg->sgc->capacity = capacity;
6710         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6711 }
6712
6713 /*
6714  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6715  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6716  * Return true is the capacity is reduced
6717  */
6718 static inline int
6719 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6720 {
6721         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6722                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6723 }
6724
6725 /*
6726  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6727  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6728  *
6729  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6730  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6731  * Something like:
6732  *
6733  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6734  *              *     * * *
6735  *
6736  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6737  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6738  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6739  *
6740  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6741  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6742  * moving tasks due to affinity constraints.
6743  *
6744  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6745  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6746  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6747  * to create an effective group imbalance.
6748  *
6749  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6750  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6751  * subtle and fragile situation.
6752  */
6753
6754 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6755 {
6756         return group->sgc->imbalance;
6757 }
6758
6759 /*
6760  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6761  * be used by some tasks.
6762  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6763  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6764  * available capacity for CFS tasks.
6765  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6766  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6767  * capacity in meaningful for the load balancer.
6768  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6769  * any benefit for the load balance.
6770  */
6771 static inline bool
6772 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6773 {
6774         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6775                 return true;
6776
6777         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6778                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6779                 return true;
6780
6781         return false;
6782 }
6783
6784 /*
6785  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6786  *  handle.
6787  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6788  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6789  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6790  *  false.
6791  */
6792 static inline bool
6793 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6794 {
6795         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6796                 return false;
6797
6798         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6799                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6800                 return true;
6801
6802         return false;
6803 }
6804
6805
6806 /*
6807  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6808  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6809  */
6810 static inline bool
6811 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6812 {
6813         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6814                                                         ref->sgc->max_capacity;
6815 }
6816
6817 static inline enum
6818 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6819                           struct sg_lb_stats *sgs)
6820 {
6821         if (sgs->group_no_capacity)
6822                 return group_overloaded;
6823
6824         if (sg_imbalanced(group))
6825                 return group_imbalanced;
6826
6827         if (sgs->group_misfit_task)
6828                 return group_misfit_task;
6829
6830         return group_other;
6831 }
6832
6833 /**
6834  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6835  * @env: The load balancing environment.
6836  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6837  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6838  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6839  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6840  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6841  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
6842  */
6843 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6844                         struct sched_group *group, int load_idx,
6845                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6846                         bool *overload, bool *overutilized)
6847 {
6848         unsigned long load;
6849         int i;
6850
6851         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6852
6853         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6854                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6855
6856                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6857                 if (local_group)
6858                         load = target_load(i, load_idx);
6859                 else
6860                         load = source_load(i, load_idx);
6861
6862                 sgs->group_load += load;
6863                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6864                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6865
6866                 if (rq->nr_running > 1)
6867                         *overload = true;
6868
6869 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6870                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6871                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6872 #endif
6873                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6874                 if (idle_cpu(i))
6875                         sgs->idle_cpus++;
6876
6877                 if (cpu_overutilized(i)) {
6878                         *overutilized = true;
6879                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
6880                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
6881                 }
6882         }
6883
6884         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6885         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6886         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6887
6888         if (sgs->sum_nr_running)
6889                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6890
6891         sgs->group_weight = group->group_weight;
6892
6893         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6894         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6895 }
6896
6897 /**
6898  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6899  * @env: The load balancing environment.
6900  * @sds: sched_domain statistics
6901  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6902  * @sgs: sched_group statistics
6903  *
6904  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6905  * busiest group.
6906  *
6907  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6908  * busiest group. %false otherwise.
6909  */
6910 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6911                                    struct sd_lb_stats *sds,
6912                                    struct sched_group *sg,
6913                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6914 {
6915         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6916
6917         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6918                 return true;
6919
6920         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6921                 return false;
6922
6923         /*
6924          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
6925          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
6926          */
6927         if (sgs->group_type == group_other &&
6928             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
6929                 return false;
6930
6931         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6932                 return false;
6933
6934         /*
6935          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
6936          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
6937          */
6938         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
6939             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
6940                 return false;
6941
6942         /* This is the busiest node in its class. */
6943         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6944                 return true;
6945
6946         /*
6947          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6948          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6949          * higher than ourself as busy.
6950          */
6951         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6952                 if (!sds->busiest)
6953                         return true;
6954
6955                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6956                         return true;
6957         }
6958
6959         return false;
6960 }
6961
6962 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6963 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6964 {
6965         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6966                 return regular;
6967         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6968                 return remote;
6969         return all;
6970 }
6971
6972 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6973 {
6974         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6975                 return regular;
6976         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6977                 return remote;
6978         return all;
6979 }
6980 #else
6981 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6982 {
6983         return all;
6984 }
6985
6986 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6987 {
6988         return regular;
6989 }
6990 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6991
6992 /**
6993  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6994  * @env: The load balancing environment.
6995  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6996  */
6997 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6998 {
6999         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7000         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7001         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7002         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7003         bool overload = false, overutilized = false;
7004
7005         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7006                 prefer_sibling = 1;
7007
7008         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7009
7010         do {
7011                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7012                 int local_group;
7013
7014                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7015                 if (local_group) {
7016                         sds->local = sg;
7017                         sgs = &sds->local_stat;
7018
7019                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7020                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7021                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7022                 }
7023
7024                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7025                                                 &overload, &overutilized);
7026
7027                 if (local_group)
7028                         goto next_group;
7029
7030                 /*
7031                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7032                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7033                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7034                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7035                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7036                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7037                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7038                  * the tasks on the system).
7039                  */
7040                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7041                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7042                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7043                         sgs->group_no_capacity = 1;
7044                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7045                 }
7046
7047                 /*
7048                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7049                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7050                  */
7051                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7052                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7053                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7054                         sgs->group_type = group_other;
7055
7056                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7057                         sds->busiest = sg;
7058                         sds->busiest_stat = *sgs;
7059                 }
7060
7061 next_group:
7062                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7063                 sds->total_load += sgs->group_load;
7064                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7065
7066                 sg = sg->next;
7067         } while (sg != env->sd->groups);
7068
7069         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7070                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7071
7072         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7073
7074         if (!env->sd->parent) {
7075                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7076                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7077                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7078
7079                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7080                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7081                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7082         } else {
7083                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7084                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7085         }
7086 }
7087
7088 /**
7089  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7090  *                      sched doman.
7091  *
7092  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7093  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7094  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7095  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7096  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7097  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7098  *
7099  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7100  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7101  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7102  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7103  * number.
7104  *
7105  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7106  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7107  *
7108  * @env: The load balancing environment.
7109  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7110  */
7111 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7112 {
7113         int busiest_cpu;
7114
7115         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7116                 return 0;
7117
7118         if (!sds->busiest)
7119                 return 0;
7120
7121         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7122         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7123                 return 0;
7124
7125         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7126                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7127                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7128
7129         return 1;
7130 }
7131
7132 /**
7133  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7134  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7135  *                      load balancing.
7136  * @env: The load balancing environment.
7137  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7138  */
7139 static inline
7140 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7141 {
7142         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7143         unsigned int imbn = 2;
7144         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7145         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7146
7147         local = &sds->local_stat;
7148         busiest = &sds->busiest_stat;
7149
7150         if (!local->sum_nr_running)
7151                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7152         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7153                 imbn = 1;
7154
7155         scaled_busy_load_per_task =
7156                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7157                 busiest->group_capacity;
7158
7159         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7160             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7161                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7162                 return;
7163         }
7164
7165         /*
7166          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7167          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7168          * moving them.
7169          */
7170
7171         capa_now += busiest->group_capacity *
7172                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7173         capa_now += local->group_capacity *
7174                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7175         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7176
7177         /* Amount of load we'd subtract */
7178         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7179                 capa_move += busiest->group_capacity *
7180                             min(busiest->load_per_task,
7181                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7182         }
7183
7184         /* Amount of load we'd add */
7185         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7186             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7187                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7188                       local->group_capacity;
7189         } else {
7190                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7191                       local->group_capacity;
7192         }
7193         capa_move += local->group_capacity *
7194                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7195         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7196
7197         /* Move if we gain throughput */
7198         if (capa_move > capa_now)
7199                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7200 }
7201
7202 /**
7203  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7204  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7205  * @env: load balance environment
7206  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7207  */
7208 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7209 {
7210         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7211         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7212
7213         local = &sds->local_stat;
7214         busiest = &sds->busiest_stat;
7215
7216         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7217                 /*
7218                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7219                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7220                  */
7221                 busiest->load_per_task =
7222                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7223         }
7224
7225         /*
7226          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7227          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7228          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7229          */
7230         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7231             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7232                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7233                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7234                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7235                         return;
7236                 }
7237
7238                 /*
7239                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7240                  * cycles to maximize throughput
7241                  */
7242                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7243                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7244                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7245                         return;
7246                 }
7247
7248                 env->imbalance = 0;
7249                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7250         }
7251
7252         /*
7253          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7254          */
7255         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7256             local->group_type   == group_overloaded) {
7257                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7258                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7259                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7260                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7261                 else
7262                         load_above_capacity = ~0UL;
7263         }
7264
7265         /*
7266          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7267          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7268          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7269          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7270          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7271          * for the minimum possible imbalance.
7272          */
7273         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7274
7275         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7276         env->imbalance = min(
7277                 max_pull * busiest->group_capacity,
7278                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7279         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7280
7281         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7282         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7283                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7284                                      busiest->group_misfit_task);
7285
7286         /*
7287          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7288          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7289          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7290          * moved
7291          */
7292         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7293                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7294 }
7295
7296 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7297
7298 /**
7299  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7300  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7301  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7302  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7303  * such a group exists.
7304  *
7305  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7306  * to restore balance.
7307  *
7308  * @env: The load balancing environment.
7309  *
7310  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7311  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7312  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7313  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7314  */
7315 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7316 {
7317         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7318         struct sd_lb_stats sds;
7319
7320         init_sd_lb_stats(&sds);
7321
7322         /*
7323          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7324          * this level.
7325          */
7326         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7327
7328         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7329                 goto out_balanced;
7330
7331         local = &sds.local_stat;
7332         busiest = &sds.busiest_stat;
7333
7334         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7335         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7336             check_asym_packing(env, &sds))
7337                 return sds.busiest;
7338
7339         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7340         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7341                 goto out_balanced;
7342
7343         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7344                                                 / sds.total_capacity;
7345
7346         /*
7347          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7348          * work because they assume all things are equal, which typically
7349          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7350          */
7351         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7352                 goto force_balance;
7353
7354         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7355         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7356             busiest->group_no_capacity)
7357                 goto force_balance;
7358
7359         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7360         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7361                 goto force_balance;
7362         }
7363
7364         /*
7365          * If the local group is busier than the selected busiest group
7366          * don't try and pull any tasks.
7367          */
7368         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7369                 goto out_balanced;
7370
7371         /*
7372          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7373          * average load.
7374          */
7375         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7376                 goto out_balanced;
7377
7378         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7379                 /*
7380                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7381                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7382                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7383                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7384                  * might end up to just move the imbalance on another group
7385                  */
7386                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7387                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7388                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7389                         goto out_balanced;
7390         } else {
7391                 /*
7392                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7393                  * imbalance_pct to be conservative.
7394                  */
7395                 if (100 * busiest->avg_load <=
7396                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7397                         goto out_balanced;
7398         }
7399
7400 force_balance:
7401         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7402         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7403         calculate_imbalance(env, &sds);
7404         return sds.busiest;
7405
7406 out_balanced:
7407         env->imbalance = 0;
7408         return NULL;
7409 }
7410
7411 /*
7412  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7413  */
7414 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7415                                      struct sched_group *group)
7416 {
7417         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7418         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7419         int i;
7420
7421         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7422                 unsigned long capacity, wl;
7423                 enum fbq_type rt;
7424
7425                 rq = cpu_rq(i);
7426                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7427
7428                 /*
7429                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7430                  *  - regular: there are !numa tasks
7431                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7432                  *  - all:     there is no distinction
7433                  *
7434                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7435                  * ignore those when there's better options.
7436                  *
7437                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7438                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7439                  * queue by moving tasks around inside the node.
7440                  *
7441                  * If we cannot move enough load due to this classification
7442                  * the next pass will adjust the group classification and
7443                  * allow migration of more tasks.
7444                  *
7445                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7446                  */
7447                 if (rt > env->fbq_type)
7448                         continue;
7449
7450                 capacity = capacity_of(i);
7451
7452                 wl = weighted_cpuload(i);
7453
7454                 /*
7455                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7456                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7457                  */
7458
7459                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7460                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7461                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7462                         continue;
7463
7464                 /*
7465                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7466                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7467                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7468                  * potentially running at a lower capacity.
7469                  *
7470                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7471                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7472                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7473                  * our previous maximum.
7474                  */
7475                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7476                         busiest_load = wl;
7477                         busiest_capacity = capacity;
7478                         busiest = rq;
7479                 }
7480         }
7481
7482         return busiest;
7483 }
7484
7485 /*
7486  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7487  * so long as it is large enough.
7488  */
7489 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7490
7491 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7492 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7493
7494 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7495 {
7496         struct sched_domain *sd = env->sd;
7497
7498         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7499
7500                 /*
7501                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7502                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7503                  * lowest numbered CPUs.
7504                  */
7505                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7506                         return 1;
7507         }
7508
7509         /*
7510          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7511          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7512          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7513          * available on dst_cpu.
7514          */
7515         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7516             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7517                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7518                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7519                         return 1;
7520         }
7521
7522         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7523                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7524                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7525                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7526                         return 1;
7527         }
7528
7529         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7530 }
7531
7532 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7533
7534 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7535 {
7536         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7537         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7538         int cpu, balance_cpu = -1;
7539
7540         /*
7541          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7542          * to do the newly idle load balance.
7543          */
7544         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7545                 return 1;
7546
7547         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7548         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7549         /* Try to find first idle cpu */
7550         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7551                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7552                         continue;
7553
7554                 balance_cpu = cpu;
7555                 break;
7556         }
7557
7558         if (balance_cpu == -1)
7559                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7560
7561         /*
7562          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7563          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7564          */
7565         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7566 }
7567
7568 /*
7569  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7570  * tasks if there is an imbalance.
7571  */
7572 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7573                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7574                         int *continue_balancing)
7575 {
7576         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7577         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7578         struct sched_group *group;
7579         struct rq *busiest;
7580         unsigned long flags;
7581         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7582
7583         struct lb_env env = {
7584                 .sd             = sd,
7585                 .dst_cpu        = this_cpu,
7586                 .dst_rq         = this_rq,
7587                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7588                 .idle           = idle,
7589                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7590                 .cpus           = cpus,
7591                 .fbq_type       = all,
7592                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7593         };
7594
7595         /*
7596          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7597          * other cpus in our group
7598          */
7599         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7600                 env.dst_grpmask = NULL;
7601
7602         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7603
7604         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7605
7606 redo:
7607         if (!should_we_balance(&env)) {
7608                 *continue_balancing = 0;
7609                 goto out_balanced;
7610         }
7611
7612         group = find_busiest_group(&env);
7613         if (!group) {
7614                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7615                 goto out_balanced;
7616         }
7617
7618         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7619         if (!busiest) {
7620                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7621                 goto out_balanced;
7622         }
7623
7624         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7625
7626         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7627
7628         env.src_cpu = busiest->cpu;
7629         env.src_rq = busiest;
7630
7631         ld_moved = 0;
7632         if (busiest->nr_running > 1) {
7633                 /*
7634                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7635                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7636                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7637                  * correctly treated as an imbalance.
7638                  */
7639                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7640                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7641
7642 more_balance:
7643                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7644
7645                 /*
7646                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7647                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7648                  */
7649                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7650
7651                 /*
7652                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7653                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7654                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7655                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7656                  * See task_rq_lock() family for the details.
7657                  */
7658
7659                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7660
7661                 if (cur_ld_moved) {
7662                         attach_tasks(&env);
7663                         ld_moved += cur_ld_moved;
7664                 }
7665
7666                 local_irq_restore(flags);
7667
7668                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7669                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7670                         goto more_balance;
7671                 }
7672
7673                 /*
7674                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7675                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7676                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7677                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7678                  * sched_group.
7679                  *
7680                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7681                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7682                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7683                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7684                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7685                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7686                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7687                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7688                  * This however should not happen so much in practice and
7689                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7690                  * excess load moved.
7691                  */
7692                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7693
7694                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7695                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7696
7697                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7698                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7699                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7700                         env.loop         = 0;
7701                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7702
7703                         /*
7704                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7705                          * need to continue with same src_cpu.
7706                          */
7707                         goto more_balance;
7708                 }
7709
7710                 /*
7711                  * We failed to reach balance because of affinity.
7712                  */
7713                 if (sd_parent) {
7714                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7715
7716                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7717                                 *group_imbalance = 1;
7718                 }
7719
7720                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7721                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7722                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7723                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7724                                 env.loop = 0;
7725                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7726                                 goto redo;
7727                         }
7728                         goto out_all_pinned;
7729                 }
7730         }
7731
7732         if (!ld_moved) {
7733                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7734                 /*
7735                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7736                  * We do not want newidle balance, which can be very
7737                  * frequent, pollute the failure counter causing
7738                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7739                  */
7740                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7741                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7742                                 sd->nr_balance_failed++;
7743
7744                 if (need_active_balance(&env)) {
7745                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7746
7747                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7748                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7749                          * moved to this_cpu
7750                          */
7751                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7752                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7753                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7754                                                             flags);
7755                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7756                                 goto out_one_pinned;
7757                         }
7758
7759                         /*
7760                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7761                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7762                          * only after active load balance is finished.
7763                          */
7764                         if (!busiest->active_balance) {
7765                                 busiest->active_balance = 1;
7766                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7767                                 active_balance = 1;
7768                         }
7769                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7770
7771                         if (active_balance) {
7772                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7773                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7774                                         &busiest->active_balance_work);
7775                         }
7776
7777                         /*
7778                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7779                          * counter.
7780                          */
7781                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7782                 }
7783         } else
7784                 sd->nr_balance_failed = 0;
7785
7786         if (likely(!active_balance)) {
7787                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7788                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7789         } else {
7790                 /*
7791                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7792                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7793                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7794                  * detach_tasks).
7795                  */
7796                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7797                         sd->balance_interval *= 2;
7798         }
7799
7800         goto out;
7801
7802 out_balanced:
7803         /*
7804          * We reach balance although we may have faced some affinity
7805          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7806          */
7807         if (sd_parent) {
7808                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7809
7810                 if (*group_imbalance)
7811                         *group_imbalance = 0;
7812         }
7813
7814 out_all_pinned:
7815         /*
7816          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7817          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7818          * can try to migrate them.
7819          */
7820         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7821
7822         sd->nr_balance_failed = 0;
7823
7824 out_one_pinned:
7825         /* tune up the balancing interval */
7826         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7827                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7828                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7829                 sd->balance_interval *= 2;
7830
7831         ld_moved = 0;
7832 out:
7833         return ld_moved;
7834 }
7835
7836 static inline unsigned long
7837 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7838 {
7839         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7840
7841         if (cpu_busy)
7842                 interval *= sd->busy_factor;
7843
7844         /* scale ms to jiffies */
7845         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7846         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7847
7848         return interval;
7849 }
7850
7851 static inline void
7852 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7853 {
7854         unsigned long interval, next;
7855
7856         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7857         next = sd->last_balance + interval;
7858
7859         if (time_after(*next_balance, next))
7860                 *next_balance = next;
7861 }
7862
7863 /*
7864  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7865  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7866  */
7867 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7868 {
7869         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7870         int this_cpu = this_rq->cpu;
7871         struct sched_domain *sd;
7872         int pulled_task = 0;
7873         u64 curr_cost = 0;
7874
7875         idle_enter_fair(this_rq);
7876
7877         /*
7878          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7879          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7880          */
7881         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7882
7883         if (!energy_aware() &&
7884             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7885              !this_rq->rd->overload)) {
7886                 rcu_read_lock();
7887                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7888                 if (sd)
7889                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7890                 rcu_read_unlock();
7891
7892                 goto out;
7893         }
7894
7895         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7896
7897         update_blocked_averages(this_cpu);
7898         rcu_read_lock();
7899         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7900                 int continue_balancing = 1;
7901                 u64 t0, domain_cost;
7902
7903                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7904                         continue;
7905
7906                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7907                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7908                         break;
7909                 }
7910
7911                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7912                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7913
7914                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7915                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7916                                                    &continue_balancing);
7917
7918                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7919                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7920                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7921
7922                         curr_cost += domain_cost;
7923                 }
7924
7925                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7926
7927                 /*
7928                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7929                  * now runnable tasks on this rq.
7930                  */
7931                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7932                         break;
7933         }
7934         rcu_read_unlock();
7935
7936         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7937
7938         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7939                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7940
7941         /*
7942          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7943          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7944          * pretend we pulled a task.
7945          */
7946         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7947                 pulled_task = 1;
7948
7949 out:
7950         /* Move the next balance forward */
7951         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7952                 this_rq->next_balance = next_balance;
7953
7954         /* Is there a task of a high priority class? */
7955         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7956                 pulled_task = -1;
7957
7958         if (pulled_task) {
7959                 idle_exit_fair(this_rq);
7960                 this_rq->idle_stamp = 0;
7961         }
7962
7963         return pulled_task;
7964 }
7965
7966 /*
7967  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7968  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7969  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7970  * avoids physical / logical imbalances.
7971  */
7972 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7973 {
7974         struct rq *busiest_rq = data;
7975         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7976         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7977         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7978         struct sched_domain *sd;
7979         struct task_struct *p = NULL;
7980
7981         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7982
7983         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7984         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7985                      !busiest_rq->active_balance))
7986                 goto out_unlock;
7987
7988         /* Is there any task to move? */
7989         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7990                 goto out_unlock;
7991
7992         /*
7993          * This condition is "impossible", if it occurs
7994          * we need to fix it. Originally reported by
7995          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7996          */
7997         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7998
7999         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8000         rcu_read_lock();
8001         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8002                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8003                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8004                                 break;
8005         }
8006
8007         if (likely(sd)) {
8008                 struct lb_env env = {
8009                         .sd             = sd,
8010                         .dst_cpu        = target_cpu,
8011                         .dst_rq         = target_rq,
8012                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8013                         .src_rq         = busiest_rq,
8014                         .idle           = CPU_IDLE,
8015                 };
8016
8017                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8018
8019                 p = detach_one_task(&env);
8020                 if (p)
8021                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8022                 else
8023                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8024         }
8025         rcu_read_unlock();
8026 out_unlock:
8027         busiest_rq->active_balance = 0;
8028         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8029
8030         if (p)
8031                 attach_one_task(target_rq, p);
8032
8033         local_irq_enable();
8034
8035         return 0;
8036 }
8037
8038 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8039 {
8040         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8041 }
8042
8043 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8044 /*
8045  * idle load balancing details
8046  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8047  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8048  *   load balancing for all the idle CPUs.
8049  */
8050 static struct {
8051         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8052         atomic_t nr_cpus;
8053         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8054 } nohz ____cacheline_aligned;
8055
8056 static inline int find_new_ilb(void)
8057 {
8058         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8059
8060         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8061                 return ilb;
8062
8063         return nr_cpu_ids;
8064 }
8065
8066 /*
8067  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8068  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8069  * CPU (if there is one).
8070  */
8071 static void nohz_balancer_kick(void)
8072 {
8073         int ilb_cpu;
8074
8075         nohz.next_balance++;
8076
8077         ilb_cpu = find_new_ilb();
8078
8079         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8080                 return;
8081
8082         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8083                 return;
8084         /*
8085          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8086          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8087          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8088          * will be run before returning from the IPI.
8089          */
8090         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8091         return;
8092 }
8093
8094 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8095 {
8096         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8097                 /*
8098                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8099                  */
8100                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8101                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8102                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8103                 }
8104                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8105         }
8106 }
8107
8108 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8109 {
8110         struct sched_domain *sd;
8111         int cpu = smp_processor_id();
8112
8113         rcu_read_lock();
8114         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8115
8116         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8117                 goto unlock;
8118         sd->nohz_idle = 0;
8119
8120         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8121 unlock:
8122         rcu_read_unlock();
8123 }
8124
8125 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8126 {
8127         struct sched_domain *sd;
8128         int cpu = smp_processor_id();
8129
8130         rcu_read_lock();
8131         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8132
8133         if (!sd || sd->nohz_idle)
8134                 goto unlock;
8135         sd->nohz_idle = 1;
8136
8137         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8138 unlock:
8139         rcu_read_unlock();
8140 }
8141
8142 /*
8143  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8144  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8145  */
8146 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8147 {
8148         /*
8149          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8150          */
8151         if (!cpu_active(cpu))
8152                 return;
8153
8154         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8155                 return;
8156
8157         /*
8158          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8159          */
8160         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8161                 return;
8162
8163         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8164         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8165         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8166 }
8167
8168 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8169                                         unsigned long action, void *hcpu)
8170 {
8171         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8172         case CPU_DYING:
8173                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8174                 return NOTIFY_OK;
8175         default:
8176                 return NOTIFY_DONE;
8177         }
8178 }
8179 #endif
8180
8181 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8182
8183 /*
8184  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8185  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8186  */
8187 void update_max_interval(void)
8188 {
8189         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8190 }
8191
8192 /*
8193  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8194  * and initiates a balancing operation if so.
8195  *
8196  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8197  */
8198 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8199 {
8200         int continue_balancing = 1;
8201         int cpu = rq->cpu;
8202         unsigned long interval;
8203         struct sched_domain *sd;
8204         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8205         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8206         int update_next_balance = 0;
8207         int need_serialize, need_decay = 0;
8208         u64 max_cost = 0;
8209
8210         update_blocked_averages(cpu);
8211
8212         rcu_read_lock();
8213         for_each_domain(cpu, sd) {
8214                 /*
8215                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8216                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8217                  */
8218                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8219                         sd->max_newidle_lb_cost =
8220                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8221                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8222                         need_decay = 1;
8223                 }
8224                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8225
8226                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8227                         continue;
8228
8229                 /*
8230                  * Stop the load balance at this level. There is another
8231                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8232                  * actively.
8233                  */
8234                 if (!continue_balancing) {
8235                         if (need_decay)
8236                                 continue;
8237                         break;
8238                 }
8239
8240                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8241
8242                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8243                 if (need_serialize) {
8244                         if (!spin_trylock(&balancing))
8245                                 goto out;
8246                 }
8247
8248                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8249                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8250                                 /*
8251                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8252                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8253                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8254                                  */
8255                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8256                         }
8257                         sd->last_balance = jiffies;
8258                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8259                 }
8260                 if (need_serialize)
8261                         spin_unlock(&balancing);
8262 out:
8263                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8264                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8265                         update_next_balance = 1;
8266                 }
8267         }
8268         if (need_decay) {
8269                 /*
8270                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8271                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8272                  */
8273                 rq->max_idle_balance_cost =
8274                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8275         }
8276         rcu_read_unlock();
8277
8278         /*
8279          * next_balance will be updated only when there is a need.
8280          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8281          * updated.
8282          */
8283         if (likely(update_next_balance)) {
8284                 rq->next_balance = next_balance;
8285
8286 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8287                 /*
8288                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8289                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8290                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8291                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8292                  * balance for itself and we need to update the
8293                  * nohz.next_balance accordingly.
8294                  */
8295                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8296                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8297 #endif
8298         }
8299 }
8300
8301 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8302 /*
8303  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8304  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8305  */
8306 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8307 {
8308         int this_cpu = this_rq->cpu;
8309         struct rq *rq;
8310         int balance_cpu;
8311         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8312         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8313         int update_next_balance = 0;
8314
8315         if (idle != CPU_IDLE ||
8316             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8317                 goto end;
8318
8319         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8320                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8321                         continue;
8322
8323                 /*
8324                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8325                  * work being done for other cpus. Next load
8326                  * balancing owner will pick it up.
8327                  */
8328                 if (need_resched())
8329                         break;
8330
8331                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8332
8333                 /*
8334                  * If time for next balance is due,
8335                  * do the balance.
8336                  */
8337                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8338                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8339                         update_rq_clock(rq);
8340                         update_idle_cpu_load(rq);
8341                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8342                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8343                 }
8344
8345                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8346                         next_balance = rq->next_balance;
8347                         update_next_balance = 1;
8348                 }
8349         }
8350
8351         /*
8352          * next_balance will be updated only when there is a need.
8353          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8354          * updated.
8355          */
8356         if (likely(update_next_balance))
8357                 nohz.next_balance = next_balance;
8358 end:
8359         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8360 }
8361
8362 /*
8363  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8364  * of an idle cpu in the system.
8365  *   - This rq has more than one task.
8366  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8367  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8368  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8369  *     multiple busy cpu.
8370  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8371  *     domain span are idle.
8372  */
8373 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8374 {
8375         unsigned long now = jiffies;
8376         struct sched_domain *sd;
8377         struct sched_group_capacity *sgc;
8378         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8379         bool kick = false;
8380
8381         if (unlikely(rq->idle_balance))
8382                 return false;
8383
8384        /*
8385         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8386         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8387         */
8388         set_cpu_sd_state_busy();
8389         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8390
8391         /*
8392          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8393          * balancing.
8394          */
8395         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8396                 return false;
8397
8398         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8399                 return false;
8400
8401         if (rq->nr_running >= 2 &&
8402             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8403                 return true;
8404
8405         rcu_read_lock();
8406         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8407         if (sd && !energy_aware()) {
8408                 sgc = sd->groups->sgc;
8409                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8410
8411                 if (nr_busy > 1) {
8412                         kick = true;
8413                         goto unlock;
8414                 }
8415
8416         }
8417
8418         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8419         if (sd) {
8420                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8421                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8422                         kick = true;
8423                         goto unlock;
8424                 }
8425         }
8426
8427         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8428         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8429                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8430                 kick = true;
8431                 goto unlock;
8432         }
8433
8434 unlock:
8435         rcu_read_unlock();
8436         return kick;
8437 }
8438 #else
8439 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8440 #endif
8441
8442 /*
8443  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8444  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8445  */
8446 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8447 {
8448         struct rq *this_rq = this_rq();
8449         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8450                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8451
8452         /*
8453          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8454          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8455          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8456          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8457          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8458          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8459          */
8460         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8461         rebalance_domains(this_rq, idle);
8462 }
8463
8464 /*
8465  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8466  */
8467 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8468 {
8469         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8470         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8471                 return;
8472
8473         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8474                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8475 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8476         if (nohz_kick_needed(rq))
8477                 nohz_balancer_kick();
8478 #endif
8479 }
8480
8481 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8482 {
8483         update_sysctl();
8484
8485         update_runtime_enabled(rq);
8486 }
8487
8488 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8489 {
8490         update_sysctl();
8491
8492         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8493         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8494 }
8495
8496 #endif /* CONFIG_SMP */
8497
8498 /*
8499  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8500  */
8501 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8502 {
8503         struct cfs_rq *cfs_rq;
8504         struct sched_entity *se = &curr->se;
8505
8506         for_each_sched_entity(se) {
8507                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8508                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8509         }
8510
8511         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8512                 task_tick_numa(rq, curr);
8513
8514         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8515                 rq->rd->overutilized = true;
8516
8517         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8518 }
8519
8520 /*
8521  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8522  *  - child not yet on the tasklist
8523  *  - preemption disabled
8524  */
8525 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8526 {
8527         struct cfs_rq *cfs_rq;
8528         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8529         int this_cpu = smp_processor_id();
8530         struct rq *rq = this_rq();
8531         unsigned long flags;
8532
8533         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8534
8535         update_rq_clock(rq);
8536
8537         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8538         curr = cfs_rq->curr;
8539
8540         /*
8541          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8542          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8543          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8544          * of child point to valid ones.
8545          */
8546         rcu_read_lock();
8547         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8548         rcu_read_unlock();
8549
8550         update_curr(cfs_rq);
8551
8552         if (curr)
8553                 se->vruntime = curr->vruntime;
8554         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8555
8556         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8557                 /*
8558                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8559                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8560                  */
8561                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8562                 resched_curr(rq);
8563         }
8564
8565         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8566
8567         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8568 }
8569
8570 /*
8571  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8572  * the current task.
8573  */
8574 static void
8575 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8576 {
8577         if (!task_on_rq_queued(p))
8578                 return;
8579
8580         /*
8581          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8582          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8583          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8584          */
8585         if (rq->curr == p) {
8586                 if (p->prio > oldprio)
8587                         resched_curr(rq);
8588         } else
8589                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8590 }
8591
8592 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8593 {
8594         struct sched_entity *se = &p->se;
8595
8596         /*
8597          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8598          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8599          * vruntime.
8600          */
8601         if (p->on_rq)
8602                 return true;
8603
8604         /*
8605          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8606          * But there are some cases where it has already been normalized:
8607          *
8608          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8609          *   wake_up_new_task().
8610          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8611          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8612          */
8613         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8614                 return true;
8615
8616         return false;
8617 }
8618
8619 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8620 {
8621         struct sched_entity *se = &p->se;
8622         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8623
8624         if (!vruntime_normalized(p)) {
8625                 /*
8626                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8627                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8628                  */
8629                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8630                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8631         }
8632
8633         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8634         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8635 }
8636
8637 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8638 {
8639         struct sched_entity *se = &p->se;
8640         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8641
8642 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8643         /*
8644          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8645          * class maintain depth value), reset depth properly.
8646          */
8647         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8648 #endif
8649
8650         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8651         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8652
8653         if (!vruntime_normalized(p))
8654                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8655 }
8656
8657 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8658 {
8659         detach_task_cfs_rq(p);
8660 }
8661
8662 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8663 {
8664         attach_task_cfs_rq(p);
8665
8666         if (task_on_rq_queued(p)) {
8667                 /*
8668                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8669                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8670                  * if we can still preempt the current task.
8671                  */
8672                 if (rq->curr == p)
8673                         resched_curr(rq);
8674                 else
8675                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8676         }
8677 }
8678
8679 /* Account for a task changing its policy or group.
8680  *
8681  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8682  * migrates between groups/classes.
8683  */
8684 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8685 {
8686         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8687
8688         for_each_sched_entity(se) {
8689                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8690
8691                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8692                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8693                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8694         }
8695 }
8696
8697 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8698 {
8699         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8700         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8701 #ifndef CONFIG_64BIT
8702         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8703 #endif
8704 #ifdef CONFIG_SMP
8705         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8706         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8707 #endif
8708 }
8709
8710 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8711 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8712 {
8713         detach_task_cfs_rq(p);
8714         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8715
8716 #ifdef CONFIG_SMP
8717         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8718         p->se.avg.last_update_time = 0;
8719 #endif
8720         attach_task_cfs_rq(p);
8721 }
8722
8723 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8724 {
8725         int i;
8726
8727         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8728
8729         for_each_possible_cpu(i) {
8730                 if (tg->cfs_rq)
8731                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8732                 if (tg->se) {
8733                         if (tg->se[i])
8734                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8735                         kfree(tg->se[i]);
8736                 }
8737         }
8738
8739         kfree(tg->cfs_rq);
8740         kfree(tg->se);
8741 }
8742
8743 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8744 {
8745         struct cfs_rq *cfs_rq;
8746         struct sched_entity *se;
8747         int i;
8748
8749         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8750         if (!tg->cfs_rq)
8751                 goto err;
8752         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8753         if (!tg->se)
8754                 goto err;
8755
8756         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8757
8758         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8759
8760         for_each_possible_cpu(i) {
8761                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8762                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8763                 if (!cfs_rq)
8764                         goto err;
8765
8766                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8767                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8768                 if (!se)
8769                         goto err_free_rq;
8770
8771                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8772                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8773                 init_entity_runnable_average(se);
8774         }
8775
8776         return 1;
8777
8778 err_free_rq:
8779         kfree(cfs_rq);
8780 err:
8781         return 0;
8782 }
8783
8784 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8785 {
8786         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8787         unsigned long flags;
8788
8789         /*
8790         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8791         * check on_list without danger of it being re-added.
8792         */
8793         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8794                 return;
8795
8796         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8797         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8798         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8799 }
8800
8801 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8802                         struct sched_entity *se, int cpu,
8803                         struct sched_entity *parent)
8804 {
8805         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8806
8807         cfs_rq->tg = tg;
8808         cfs_rq->rq = rq;
8809         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8810
8811         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8812         tg->se[cpu] = se;
8813
8814         /* se could be NULL for root_task_group */
8815         if (!se)
8816                 return;
8817
8818         if (!parent) {
8819                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8820                 se->depth = 0;
8821         } else {
8822                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8823                 se->depth = parent->depth + 1;
8824         }
8825
8826         se->my_q = cfs_rq;
8827         /* guarantee group entities always have weight */
8828         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8829         se->parent = parent;
8830 }
8831
8832 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8833
8834 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8835 {
8836         int i;
8837         unsigned long flags;
8838
8839         /*
8840          * We can't change the weight of the root cgroup.
8841          */
8842         if (!tg->se[0])
8843                 return -EINVAL;
8844
8845         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8846
8847         mutex_lock(&shares_mutex);
8848         if (tg->shares == shares)
8849                 goto done;
8850
8851         tg->shares = shares;
8852         for_each_possible_cpu(i) {
8853                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8854                 struct sched_entity *se;
8855
8856                 se = tg->se[i];
8857                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8858                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8859
8860                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8861                 update_rq_clock(rq);
8862                 for_each_sched_entity(se)
8863                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8864                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8865         }
8866
8867 done:
8868         mutex_unlock(&shares_mutex);
8869         return 0;
8870 }
8871 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8872
8873 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8874
8875 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8876 {
8877         return 1;
8878 }
8879
8880 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8881
8882 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8883
8884
8885 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8886 {
8887         struct sched_entity *se = &task->se;
8888         unsigned int rr_interval = 0;
8889
8890         /*
8891          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8892          * idle runqueue:
8893          */
8894         if (rq->cfs.load.weight)
8895                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8896
8897         return rr_interval;
8898 }
8899
8900 /*
8901  * All the scheduling class methods:
8902  */
8903 const struct sched_class fair_sched_class = {
8904         .next                   = &idle_sched_class,
8905         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8906         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8907         .yield_task             = yield_task_fair,
8908         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8909
8910         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8911
8912         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8913         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8914
8915 #ifdef CONFIG_SMP
8916         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8917         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8918
8919         .rq_online              = rq_online_fair,
8920         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8921
8922         .task_waking            = task_waking_fair,
8923         .task_dead              = task_dead_fair,
8924         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8925 #endif
8926
8927         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8928         .task_tick              = task_tick_fair,
8929         .task_fork              = task_fork_fair,
8930
8931         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8932         .switched_from          = switched_from_fair,
8933         .switched_to            = switched_to_fair,
8934
8935         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8936
8937         .update_curr            = update_curr_fair,
8938
8939 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8940         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8941 #endif
8942 };
8943
8944 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8945 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8946 {
8947         struct cfs_rq *cfs_rq;
8948
8949         rcu_read_lock();
8950         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8951                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8952         rcu_read_unlock();
8953 }
8954
8955 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8956 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8957 {
8958         int node;
8959         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8960
8961         for_each_online_node(node) {
8962                 if (p->numa_faults) {
8963                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8964                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8965                 }
8966                 if (p->numa_group) {
8967                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8968                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8969                 }
8970                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8971         }
8972 }
8973 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8974 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8975
8976 __init void init_sched_fair_class(void)
8977 {
8978 #ifdef CONFIG_SMP
8979         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8980
8981 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8982         nohz.next_balance = jiffies;
8983         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8984         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8985 #endif
8986 #endif /* SMP */
8987
8988 }