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