DEBUG: sched/tune: add tracepoint for energy_diff() values
[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         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2589
2590         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2591         delta_w = sa->period_contrib;
2592         if (delta + delta_w >= 1024) {
2593                 decayed = 1;
2594
2595                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2596                 sa->period_contrib = 0;
2597
2598                 /*
2599                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2600                  * out how much from delta we need to complete the current
2601                  * period and accrue it.
2602                  */
2603                 delta_w = 1024 - delta_w;
2604                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2605                 if (weight) {
2606                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2607                         if (cfs_rq) {
2608                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2609                                                 weight * scaled_delta_w;
2610                         }
2611                 }
2612                 if (running)
2613                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2614
2615                 delta -= delta_w;
2616
2617                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2618                 periods = delta / 1024;
2619                 delta %= 1024;
2620
2621                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2622                 if (cfs_rq) {
2623                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2624                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2625                 }
2626                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2627
2628                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2629                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2630                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2631                 if (weight) {
2632                         sa->load_sum += weight * contrib;
2633                         if (cfs_rq)
2634                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2635                 }
2636                 if (running)
2637                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2638         }
2639
2640         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2641         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2642         if (weight) {
2643                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2644                 if (cfs_rq)
2645                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2646         }
2647         if (running)
2648                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2649
2650         sa->period_contrib += delta;
2651
2652         if (decayed) {
2653                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2654                 if (cfs_rq) {
2655                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2656                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2657                 }
2658                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2659         }
2660
2661         return decayed;
2662 }
2663
2664 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2665 /*
2666  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2667  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2668  */
2669 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2670 {
2671         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2672
2673         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2674                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2675                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2676         }
2677 }
2678
2679 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2680 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2681 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2682
2683 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2684
2685 /*
2686  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2687  *
2688  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2689  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2690  * values.
2691  */
2692 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2693         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2694         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2695         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2696         res = var - val;                                        \
2697         if (res > var)                                          \
2698                 res = 0;                                        \
2699         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2700 } while (0)
2701
2702 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2703 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2704 {
2705         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2706         int decayed, removed = 0;
2707
2708         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2709                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2710                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2711                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2712                 removed = 1;
2713         }
2714
2715         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2716                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2717                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2718                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2719         }
2720
2721         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2722                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2723
2724 #ifndef CONFIG_64BIT
2725         smp_wmb();
2726         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2727 #endif
2728
2729         return decayed || removed;
2730 }
2731
2732 /* Update task and its cfs_rq load average */
2733 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2734 {
2735         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2736         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2737         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2738
2739         /*
2740          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2741          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2742          */
2743         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2744                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2745                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2746
2747         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2748                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2749
2750         if (entity_is_task(se))
2751                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2752         trace_sched_load_avg_cpu(cpu, cfs_rq);
2753 }
2754
2755 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2756 {
2757         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2758                 goto skip_aging;
2759
2760         /*
2761          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2762          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2763          */
2764         if (se->avg.last_update_time) {
2765                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2766                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2767
2768                 /*
2769                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2770                  * absent from the fair class for too long.
2771                  */
2772         }
2773
2774 skip_aging:
2775         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2776         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2777         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2778         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2779         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2780 }
2781
2782 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2783 {
2784         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2785                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2786                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2787
2788         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2789         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2791         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2792 }
2793
2794 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2795 static inline void
2796 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2797 {
2798         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2799         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2800         int migrated, decayed;
2801
2802         migrated = !sa->last_update_time;
2803         if (!migrated) {
2804                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2805                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2806                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2807         }
2808
2809         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2810
2811         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2812         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2813
2814         if (migrated)
2815                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2816
2817         if (decayed || migrated)
2818                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2819 }
2820
2821 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2822 static inline void
2823 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2824 {
2825         update_load_avg(se, 1);
2826
2827         cfs_rq->runnable_load_avg =
2828                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2829         cfs_rq->runnable_load_sum =
2830                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2831 }
2832
2833 #ifndef CONFIG_64BIT
2834 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2835 {
2836         u64 last_update_time_copy;
2837         u64 last_update_time;
2838
2839         do {
2840                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2841                 smp_rmb();
2842                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2843         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2844
2845         return last_update_time;
2846 }
2847 #else
2848 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2849 {
2850         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2851 }
2852 #endif
2853
2854 /*
2855  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2856  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2857  */
2858 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2859 {
2860         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2861         u64 last_update_time;
2862
2863         /*
2864          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2865          * from its (source) cfs_rq
2866          */
2867         if (se->avg.last_update_time == 0)
2868                 return;
2869
2870         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2871
2872         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2873         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2874         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2879  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2880  * be the only way to update the runnable statistic.
2881  */
2882 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2883 {
2884 }
2885
2886 /*
2887  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2888  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2889  * be the only way to update the runnable statistic.
2890  */
2891 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2892 {
2893 }
2894
2895 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2896 {
2897         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2898 }
2899
2900 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2901 {
2902         return cfs_rq->avg.load_avg;
2903 }
2904
2905 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2906
2907 #else /* CONFIG_SMP */
2908
2909 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2910 static inline void
2911 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2912 static inline void
2913 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2914 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2915
2916 static inline void
2917 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2918 static inline void
2919 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2920
2921 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2922 {
2923         return 0;
2924 }
2925
2926 #endif /* CONFIG_SMP */
2927
2928 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2929 {
2930 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2931         struct task_struct *tsk = NULL;
2932
2933         if (entity_is_task(se))
2934                 tsk = task_of(se);
2935
2936         if (se->statistics.sleep_start) {
2937                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2938
2939                 if ((s64)delta < 0)
2940                         delta = 0;
2941
2942                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2943                         se->statistics.sleep_max = delta;
2944
2945                 se->statistics.sleep_start = 0;
2946                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2947
2948                 if (tsk) {
2949                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2950                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2951                 }
2952         }
2953         if (se->statistics.block_start) {
2954                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2955
2956                 if ((s64)delta < 0)
2957                         delta = 0;
2958
2959                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2960                         se->statistics.block_max = delta;
2961
2962                 se->statistics.block_start = 0;
2963                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2964
2965                 if (tsk) {
2966                         if (tsk->in_iowait) {
2967                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2968                                 se->statistics.iowait_count++;
2969                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2970                         }
2971
2972                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2973                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2974
2975                         /*
2976                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2977                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2978                          * amount of time that the task spent sleeping:
2979                          */
2980                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2981                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2982                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2983                                                 delta >> 20);
2984                         }
2985                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2986                 }
2987         }
2988 #endif
2989 }
2990
2991 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2992 {
2993 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2994         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2995
2996         if (d < 0)
2997                 d = -d;
2998
2999         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3000                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3001 #endif
3002 }
3003
3004 static void
3005 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3006 {
3007         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3008
3009         /*
3010          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3011          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3012          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3013          * stays open at the end.
3014          */
3015         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3016                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3017
3018         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3019         if (!initial) {
3020                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3021
3022                 /*
3023                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3024                  * for a gentler effect of sleepers:
3025                  */
3026                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3027                         thresh >>= 1;
3028
3029                 vruntime -= thresh;
3030         }
3031
3032         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3033         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3034 }
3035
3036 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3037
3038 static void
3039 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3040 {
3041         /*
3042          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3043          * through calling update_curr().
3044          */
3045         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3046                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3047
3048         /*
3049          * Update run-time statistics of the 'current'.
3050          */
3051         update_curr(cfs_rq);
3052         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3053         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3054         update_cfs_shares(cfs_rq);
3055
3056         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3057                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3058                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3059         }
3060
3061         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3062         check_spread(cfs_rq, se);
3063         if (se != cfs_rq->curr)
3064                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3065         se->on_rq = 1;
3066
3067         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3068                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3069                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3070         }
3071 }
3072
3073 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3074 {
3075         for_each_sched_entity(se) {
3076                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3077                 if (cfs_rq->last != se)
3078                         break;
3079
3080                 cfs_rq->last = NULL;
3081         }
3082 }
3083
3084 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3085 {
3086         for_each_sched_entity(se) {
3087                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3088                 if (cfs_rq->next != se)
3089                         break;
3090
3091                 cfs_rq->next = NULL;
3092         }
3093 }
3094
3095 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3096 {
3097         for_each_sched_entity(se) {
3098                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3099                 if (cfs_rq->skip != se)
3100                         break;
3101
3102                 cfs_rq->skip = NULL;
3103         }
3104 }
3105
3106 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3107 {
3108         if (cfs_rq->last == se)
3109                 __clear_buddies_last(se);
3110
3111         if (cfs_rq->next == se)
3112                 __clear_buddies_next(se);
3113
3114         if (cfs_rq->skip == se)
3115                 __clear_buddies_skip(se);
3116 }
3117
3118 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3119
3120 static void
3121 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3122 {
3123         /*
3124          * Update run-time statistics of the 'current'.
3125          */
3126         update_curr(cfs_rq);
3127         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3128
3129         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3130         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3131 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3132                 if (entity_is_task(se)) {
3133                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3134
3135                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3136                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3137                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3138                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3139                 }
3140 #endif
3141         }
3142
3143         clear_buddies(cfs_rq, se);
3144
3145         if (se != cfs_rq->curr)
3146                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3147         se->on_rq = 0;
3148         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3149
3150         /*
3151          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3152          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3153          * movement in our normalized position.
3154          */
3155         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3156                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3157
3158         /* return excess runtime on last dequeue */
3159         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3160
3161         update_min_vruntime(cfs_rq);
3162         update_cfs_shares(cfs_rq);
3163 }
3164
3165 /*
3166  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3167  */
3168 static void
3169 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3170 {
3171         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3172         struct sched_entity *se;
3173         s64 delta;
3174
3175         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3176         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3177         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3178                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3179                 /*
3180                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3181                  * re-elected due to buddy favours.
3182                  */
3183                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3184                 return;
3185         }
3186
3187         /*
3188          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3189          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3190          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3191          */
3192         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3193                 return;
3194
3195         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3196         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3197
3198         if (delta < 0)
3199                 return;
3200
3201         if (delta > ideal_runtime)
3202                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3203 }
3204
3205 static void
3206 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3207 {
3208         /* 'current' is not kept within the tree. */
3209         if (se->on_rq) {
3210                 /*
3211                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3212                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3213                  * runqueue.
3214                  */
3215                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3216                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3217                 update_load_avg(se, 1);
3218         }
3219
3220         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3221         cfs_rq->curr = se;
3222 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3223         /*
3224          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3225          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3226          * when there are only lesser-weight tasks around):
3227          */
3228         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3229                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3230                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3231         }
3232 #endif
3233         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3234 }
3235
3236 static int
3237 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3238
3239 /*
3240  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3241  * 1) keep things fair between processes/task groups
3242  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3243  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3244  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3245  */
3246 static struct sched_entity *
3247 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3248 {
3249         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3250         struct sched_entity *se;
3251
3252         /*
3253          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3254          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3255          */
3256         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3257                 left = curr;
3258
3259         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3260
3261         /*
3262          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3263          * be done without getting too unfair.
3264          */
3265         if (cfs_rq->skip == se) {
3266                 struct sched_entity *second;
3267
3268                 if (se == curr) {
3269                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3270                 } else {
3271                         second = __pick_next_entity(se);
3272                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3273                                 second = curr;
3274                 }
3275
3276                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3277                         se = second;
3278         }
3279
3280         /*
3281          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3282          */
3283         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3284                 se = cfs_rq->last;
3285
3286         /*
3287          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3288          */
3289         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3290                 se = cfs_rq->next;
3291
3292         clear_buddies(cfs_rq, se);
3293
3294         return se;
3295 }
3296
3297 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3298
3299 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3300 {
3301         /*
3302          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3303          * was not called and update_curr() has to be done:
3304          */
3305         if (prev->on_rq)
3306                 update_curr(cfs_rq);
3307
3308         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3309         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3310
3311         check_spread(cfs_rq, prev);
3312         if (prev->on_rq) {
3313                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3314                 /* Put 'current' back into the tree. */
3315                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3316                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3317                 update_load_avg(prev, 0);
3318         }
3319         cfs_rq->curr = NULL;
3320 }
3321
3322 static void
3323 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3324 {
3325         /*
3326          * Update run-time statistics of the 'current'.
3327          */
3328         update_curr(cfs_rq);
3329
3330         /*
3331          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3332          */
3333         update_load_avg(curr, 1);
3334         update_cfs_shares(cfs_rq);
3335
3336 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3337         /*
3338          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3339          * validating it and just reschedule.
3340          */
3341         if (queued) {
3342                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3343                 return;
3344         }
3345         /*
3346          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3347          */
3348         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3349                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3350                 return;
3351 #endif
3352
3353         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3354                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3355 }
3356
3357
3358 /**************************************************
3359  * CFS bandwidth control machinery
3360  */
3361
3362 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3363
3364 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3365 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3366
3367 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3368 {
3369         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3370 }
3371
3372 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3373 {
3374         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3375 }
3376
3377 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3378 {
3379         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3380 }
3381 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3382 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3383 {
3384         return true;
3385 }
3386
3387 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3388 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3389 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3390
3391 /*
3392  * default period for cfs group bandwidth.
3393  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3394  */
3395 static inline u64 default_cfs_period(void)
3396 {
3397         return 100000000ULL;
3398 }
3399
3400 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3401 {
3402         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3403 }
3404
3405 /*
3406  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3407  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3408  * additional synchronization around rq->lock.
3409  *
3410  * requires cfs_b->lock
3411  */
3412 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3413 {
3414         u64 now;
3415
3416         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3417                 return;
3418
3419         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3420         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3421         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3422 }
3423
3424 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3425 {
3426         return &tg->cfs_bandwidth;
3427 }
3428
3429 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3430 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3431 {
3432         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3433                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3434
3435         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3436 }
3437
3438 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3439 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3440 {
3441         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3442         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3443         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3444
3445         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3446         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3447
3448         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3449         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3450                 amount = min_amount;
3451         else {
3452                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3453
3454                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3455                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3456                         cfs_b->runtime -= amount;
3457                         cfs_b->idle = 0;
3458                 }
3459         }
3460         expires = cfs_b->runtime_expires;
3461         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3462
3463         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3464         /*
3465          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3466          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3467          * issued.
3468          */
3469         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3470                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3471
3472         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3473 }
3474
3475 /*
3476  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3477  * fact that rq->clock snapshots this value.
3478  */
3479 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3480 {
3481         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3482
3483         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3484         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3485                 return;
3486
3487         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3488                 return;
3489
3490         /*
3491          * If the local deadline has passed we have to consider the
3492          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3493          * has not truly expired.
3494          *
3495          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3496          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3497          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3498          * exact equality, so a partial write will still work.
3499          */
3500
3501         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3502                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3503                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3504         } else {
3505                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3506                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3507         }
3508 }
3509
3510 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3511 {
3512         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3513         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3514         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3515
3516         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3517                 return;
3518
3519         /*
3520          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3521          * hierarchy can be throttled
3522          */
3523         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3524                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3525 }
3526
3527 static __always_inline
3528 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3529 {
3530         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3531                 return;
3532
3533         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3534 }
3535
3536 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3537 {
3538         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3539 }
3540
3541 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3542 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3543 {
3544         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3545 }
3546
3547 /*
3548  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3549  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3550  * load-balance operations.
3551  */
3552 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3553                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3554 {
3555         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3556
3557         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3558         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3559
3560         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3561                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3562 }
3563
3564 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3565 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3566 {
3567         struct rq *rq = data;
3568         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3569
3570         cfs_rq->throttle_count--;
3571 #ifdef CONFIG_SMP
3572         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3573                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3574                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3575                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3576         }
3577 #endif
3578
3579         return 0;
3580 }
3581
3582 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3583 {
3584         struct rq *rq = data;
3585         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3586
3587         /* group is entering throttled state, stop time */
3588         if (!cfs_rq->throttle_count)
3589                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3590         cfs_rq->throttle_count++;
3591
3592         return 0;
3593 }
3594
3595 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3596 {
3597         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3598         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3599         struct sched_entity *se;
3600         long task_delta, dequeue = 1;
3601         bool empty;
3602
3603         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3604
3605         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3606         rcu_read_lock();
3607         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3608         rcu_read_unlock();
3609
3610         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3611         for_each_sched_entity(se) {
3612                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3613                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3614                 if (!se->on_rq)
3615                         break;
3616
3617                 if (dequeue)
3618                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3619                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3620
3621                 if (qcfs_rq->load.weight)
3622                         dequeue = 0;
3623         }
3624
3625         if (!se)
3626                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3627
3628         cfs_rq->throttled = 1;
3629         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3630         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3631         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3632
3633         /*
3634          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3635          * distribute_cfs_runtime will not see us
3636          */
3637         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3638
3639         /*
3640          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3641          * timer is running.
3642          */
3643         if (empty)
3644                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3645
3646         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3647 }
3648
3649 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3650 {
3651         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3652         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3653         struct sched_entity *se;
3654         int enqueue = 1;
3655         long task_delta;
3656
3657         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3658
3659         cfs_rq->throttled = 0;
3660
3661         update_rq_clock(rq);
3662
3663         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3664         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3665         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3666         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3667
3668         /* update hierarchical throttle state */
3669         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3670
3671         if (!cfs_rq->load.weight)
3672                 return;
3673
3674         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3675         for_each_sched_entity(se) {
3676                 if (se->on_rq)
3677                         enqueue = 0;
3678
3679                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3680                 if (enqueue)
3681                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3682                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3683
3684                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3685                         break;
3686         }
3687
3688         if (!se)
3689                 add_nr_running(rq, task_delta);
3690
3691         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3692         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3693                 resched_curr(rq);
3694 }
3695
3696 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3697                 u64 remaining, u64 expires)
3698 {
3699         struct cfs_rq *cfs_rq;
3700         u64 runtime;
3701         u64 starting_runtime = remaining;
3702
3703         rcu_read_lock();
3704         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3705                                 throttled_list) {
3706                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3707
3708                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3709                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3710                         goto next;
3711
3712                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3713                 if (runtime > remaining)
3714                         runtime = remaining;
3715                 remaining -= runtime;
3716
3717                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3718                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3719
3720                 /* we check whether we're throttled above */
3721                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3722                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3723
3724 next:
3725                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3726
3727                 if (!remaining)
3728                         break;
3729         }
3730         rcu_read_unlock();
3731
3732         return starting_runtime - remaining;
3733 }
3734
3735 /*
3736  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3737  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3738  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3739  * used to track this state.
3740  */
3741 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3742 {
3743         u64 runtime, runtime_expires;
3744         int throttled;
3745
3746         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3747         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3748                 goto out_deactivate;
3749
3750         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3751         cfs_b->nr_periods += overrun;
3752
3753         /*
3754          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3755          * we're going inactive then everything else can be deferred
3756          */
3757         if (cfs_b->idle && !throttled)
3758                 goto out_deactivate;
3759
3760         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3761
3762         if (!throttled) {
3763                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3764                 cfs_b->idle = 1;
3765                 return 0;
3766         }
3767
3768         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3769         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3770
3771         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3772
3773         /*
3774          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3775          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3776          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3777          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3778          * only by limited amounts in that extreme case.
3779          */
3780         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3781                 runtime = cfs_b->runtime;
3782                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3783                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3784                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3785                                                  runtime_expires);
3786                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3787
3788                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3789
3790                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3791         }
3792
3793         /*
3794          * While we are ensured activity in the period following an
3795          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3796          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3797          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3798          */
3799         cfs_b->idle = 0;
3800
3801         return 0;
3802
3803 out_deactivate:
3804         return 1;
3805 }
3806
3807 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3808 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3809 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3810 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3811 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3812 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3813
3814 /*
3815  * Are we near the end of the current quota period?
3816  *
3817  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3818  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3819  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3820  */
3821 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3822 {
3823         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3824         u64 remaining;
3825
3826         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3827         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3828                 return 1;
3829
3830         /* is a quota refresh about to occur? */
3831         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3832         if (remaining < min_expire)
3833                 return 1;
3834
3835         return 0;
3836 }
3837
3838 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3839 {
3840         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3841
3842         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3843         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3844                 return;
3845
3846         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3847                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3848                         HRTIMER_MODE_REL);
3849 }
3850
3851 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3852 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3853 {
3854         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3855         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3856
3857         if (slack_runtime <= 0)
3858                 return;
3859
3860         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3861         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3862             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3863                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3864
3865                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3866                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3867                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3868                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3869         }
3870         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3871
3872         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3873         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3874 }
3875
3876 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3877 {
3878         if (!cfs_bandwidth_used())
3879                 return;
3880
3881         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3882                 return;
3883
3884         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3885 }
3886
3887 /*
3888  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3889  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3890  */
3891 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3892 {
3893         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3894         u64 expires;
3895
3896         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3897         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3898         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3899                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3900                 return;
3901         }
3902
3903         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3904                 runtime = cfs_b->runtime;
3905
3906         expires = cfs_b->runtime_expires;
3907         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3908
3909         if (!runtime)
3910                 return;
3911
3912         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3913
3914         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3915         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3916                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3917         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3918 }
3919
3920 /*
3921  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3922  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3923  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3924  */
3925 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3926 {
3927         if (!cfs_bandwidth_used())
3928                 return;
3929
3930         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3931         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3932                 return;
3933
3934         /* ensure the group is not already throttled */
3935         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3936                 return;
3937
3938         /* update runtime allocation */
3939         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3940         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3941                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3942 }
3943
3944 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3945 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3946 {
3947         if (!cfs_bandwidth_used())
3948                 return false;
3949
3950         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3951                 return false;
3952
3953         /*
3954          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3955          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3956          */
3957         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3958                 return true;
3959
3960         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3961         return true;
3962 }
3963
3964 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3965 {
3966         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3967                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3968
3969         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3970
3971         return HRTIMER_NORESTART;
3972 }
3973
3974 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3975 {
3976         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3977                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3978         int overrun;
3979         int idle = 0;
3980
3981         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3982         for (;;) {
3983                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3984                 if (!overrun)
3985                         break;
3986
3987                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3988         }
3989         if (idle)
3990                 cfs_b->period_active = 0;
3991         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3992
3993         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3994 }
3995
3996 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3997 {
3998         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3999         cfs_b->runtime = 0;
4000         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4001         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4002
4003         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4004         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4005         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4006         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4007         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4008 }
4009
4010 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4011 {
4012         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4013         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4014 }
4015
4016 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4017 {
4018         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4019
4020         if (!cfs_b->period_active) {
4021                 cfs_b->period_active = 1;
4022                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4023                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4024         }
4025 }
4026
4027 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4028 {
4029         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4030         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4031                 return;
4032
4033         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4034         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4035 }
4036
4037 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4038 {
4039         struct cfs_rq *cfs_rq;
4040
4041         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4042                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4043
4044                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4045                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4046                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4047         }
4048 }
4049
4050 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4051 {
4052         struct cfs_rq *cfs_rq;
4053
4054         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4055                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4056                         continue;
4057
4058                 /*
4059                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4060                  * there's some valid quota amount
4061                  */
4062                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4063                 /*
4064                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4065                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4066                  */
4067                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4068
4069                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4070                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4071         }
4072 }
4073
4074 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4075 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4076 {
4077         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4078 }
4079
4080 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4081 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4082 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4083 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4084
4085 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4086 {
4087         return 0;
4088 }
4089
4090 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4091 {
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4096                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4097 {
4098         return 0;
4099 }
4100
4101 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4102
4103 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4104 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4105 #endif
4106
4107 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4108 {
4109         return NULL;
4110 }
4111 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4112 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4113 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4114
4115 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4116
4117 /**************************************************
4118  * CFS operations on tasks:
4119  */
4120
4121 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4122 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4123 {
4124         struct sched_entity *se = &p->se;
4125         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4126
4127         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4128
4129         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4130                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4131                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4132                 s64 delta = slice - ran;
4133
4134                 if (delta < 0) {
4135                         if (rq->curr == p)
4136                                 resched_curr(rq);
4137                         return;
4138                 }
4139                 hrtick_start(rq, delta);
4140         }
4141 }
4142
4143 /*
4144  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4145  * current task is from our class and nr_running is low enough
4146  * to matter.
4147  */
4148 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4149 {
4150         struct task_struct *curr = rq->curr;
4151
4152         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4153                 return;
4154
4155         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4156                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4157 }
4158 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4159 static inline void
4160 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4161 {
4162 }
4163
4164 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4165 {
4166 }
4167 #endif
4168
4169 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4170
4171 static void update_capacity_of(int cpu)
4172 {
4173         unsigned long req_cap;
4174
4175         if (!sched_freq())
4176                 return;
4177
4178         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4179         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4180         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4181         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4182 }
4183
4184 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4185
4186 /*
4187  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4188  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4189  * then put the task into the rbtree:
4190  */
4191 static void
4192 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4193 {
4194         struct cfs_rq *cfs_rq;
4195         struct sched_entity *se = &p->se;
4196         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4197         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4198
4199         for_each_sched_entity(se) {
4200                 if (se->on_rq)
4201                         break;
4202                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4203                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4204
4205                 /*
4206                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4207                  *
4208                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4209                  * post the final h_nr_running increment below.
4210                 */
4211                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4212                         break;
4213                 cfs_rq->h_nr_running++;
4214
4215                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4216         }
4217
4218         for_each_sched_entity(se) {
4219                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4220                 cfs_rq->h_nr_running++;
4221
4222                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4223                         break;
4224
4225                 update_load_avg(se, 1);
4226                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4227         }
4228
4229         if (!se) {
4230                 add_nr_running(rq, 1);
4231                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4232                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4233                         rq->rd->overutilized = true;
4234
4235                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4236
4237                 /*
4238                  * We want to potentially trigger a freq switch
4239                  * request only for tasks that are waking up; this is
4240                  * because we get here also during load balancing, but
4241                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4242                  * request after load balancing is done.
4243                  */
4244                 if (task_new || task_wakeup)
4245                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4246         }
4247         hrtick_update(rq);
4248 }
4249
4250 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4251
4252 /*
4253  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4254  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4255  * update the fair scheduling stats:
4256  */
4257 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4258 {
4259         struct cfs_rq *cfs_rq;
4260         struct sched_entity *se = &p->se;
4261         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4262
4263         for_each_sched_entity(se) {
4264                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4265                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4266
4267                 /*
4268                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4269                  *
4270                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4271                  * post the final h_nr_running decrement below.
4272                 */
4273                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4274                         break;
4275                 cfs_rq->h_nr_running--;
4276
4277                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4278                 if (cfs_rq->load.weight) {
4279                         /*
4280                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4281                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4282                          */
4283                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4284                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4285
4286                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4287                         se = parent_entity(se);
4288                         break;
4289                 }
4290                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4291         }
4292
4293         for_each_sched_entity(se) {
4294                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4295                 cfs_rq->h_nr_running--;
4296
4297                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4298                         break;
4299
4300                 update_load_avg(se, 1);
4301                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4302         }
4303
4304         if (!se) {
4305                 sub_nr_running(rq, 1);
4306                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4307
4308                 /*
4309                  * We want to potentially trigger a freq switch
4310                  * request only for tasks that are going to sleep;
4311                  * this is because we get here also during load
4312                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4313                  * trigger as single request after load balancing is
4314                  * done.
4315                  */
4316                 if (task_sleep) {
4317                         if (rq->cfs.nr_running)
4318                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4319                         else if (sched_freq())
4320                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4321                 }
4322         }
4323         hrtick_update(rq);
4324 }
4325
4326 #ifdef CONFIG_SMP
4327
4328 /*
4329  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4330  */
4331
4332 /*
4333  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4334  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4335  *
4336  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4337  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4338  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4339  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4340  *
4341  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4342  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4343  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4344  *
4345  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4346  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4347  * particular idx is approximated to be zero.
4348  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4349  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4350  * based on 128 point scale.
4351  * Example:
4352  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4353  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4354  *
4355  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4356  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4357  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4358  */
4359 #define DEGRADE_SHIFT           7
4360 static const unsigned char
4361                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4362 static const unsigned char
4363                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4364                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4365                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4366                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4367                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4368                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4369
4370 /*
4371  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4372  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4373  * adding any new load.
4374  */
4375 static unsigned long
4376 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4377 {
4378         int j = 0;
4379
4380         if (!missed_updates)
4381                 return load;
4382
4383         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4384                 return 0;
4385
4386         if (idx == 1)
4387                 return load >> missed_updates;
4388
4389         while (missed_updates) {
4390                 if (missed_updates % 2)
4391                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4392
4393                 missed_updates >>= 1;
4394                 j++;
4395         }
4396         return load;
4397 }
4398
4399 /*
4400  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4401  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4402  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4403  */
4404 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4405                               unsigned long pending_updates)
4406 {
4407         int i, scale;
4408
4409         this_rq->nr_load_updates++;
4410
4411         /* Update our load: */
4412         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4413         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4414                 unsigned long old_load, new_load;
4415
4416                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4417
4418                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4419                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4420                 new_load = this_load;
4421                 /*
4422                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4423                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4424                  * example.
4425                  */
4426                 if (new_load > old_load)
4427                         new_load += scale - 1;
4428
4429                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4430         }
4431
4432         sched_avg_update(this_rq);
4433 }
4434
4435 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4436 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4437 {
4438         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4439 }
4440
4441 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4442 /*
4443  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4444  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4445  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4446  *
4447  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4448  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4449  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4450  * (tick_nohz_idle_exit).
4451  *
4452  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4453  */
4454
4455 /*
4456  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4457  * idle balance.
4458  */
4459 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4460 {
4461         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4462         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4463         unsigned long pending_updates;
4464
4465         /*
4466          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4467          */
4468         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4469                 return;
4470
4471         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4472         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4473
4474         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4475 }
4476
4477 /*
4478  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4479  */
4480 void update_cpu_load_nohz(void)
4481 {
4482         struct rq *this_rq = this_rq();
4483         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4484         unsigned long pending_updates;
4485
4486         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4487                 return;
4488
4489         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4490         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4491         if (pending_updates) {
4492                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4493                 /*
4494                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4495                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4496                  */
4497                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4498         }
4499         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4500 }
4501 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4502
4503 /*
4504  * Called from scheduler_tick()
4505  */
4506 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4507 {
4508         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4509         /*
4510          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4511          */
4512         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4513         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4514 }
4515
4516 /*
4517  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4518  * according to the scheduling class and "nice" value.
4519  *
4520  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4521  * balance conservatively.
4522  */
4523 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4524 {
4525         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4526         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4527
4528         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4529                 return total;
4530
4531         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4532 }
4533
4534 /*
4535  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4536  * according to the scheduling class and "nice" value.
4537  */
4538 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4539 {
4540         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4541         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4542
4543         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4544                 return total;
4545
4546         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4547 }
4548
4549
4550 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4551 {
4552         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4553         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4554         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4555
4556         if (nr_running)
4557                 return load_avg / nr_running;
4558
4559         return 0;
4560 }
4561
4562 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4563 {
4564         /*
4565          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4566          * about the boundary, really active task won't care
4567          * about the loss.
4568          */
4569         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4570                 current->wakee_flips >>= 1;
4571                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4572         }
4573
4574         if (current->last_wakee != p) {
4575                 current->last_wakee = p;
4576                 current->wakee_flips++;
4577         }
4578 }
4579
4580 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4581 {
4582         struct sched_entity *se = &p->se;
4583         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4584         u64 min_vruntime;
4585
4586 #ifndef CONFIG_64BIT
4587         u64 min_vruntime_copy;
4588
4589         do {
4590                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4591                 smp_rmb();
4592                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4593         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4594 #else
4595         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4596 #endif
4597
4598         se->vruntime -= min_vruntime;
4599         record_wakee(p);
4600 }
4601
4602 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4603 /*
4604  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4605  *
4606  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4607  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4608  * can calculate the shift in shares.
4609  *
4610  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4611  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4612  * total group weight.
4613  *
4614  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4615  * distribution (s_i) using:
4616  *
4617  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4618  *
4619  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4620  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4621  * shares distribution (s_i):
4622  *
4623  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4624  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4625  *
4626  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4627  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4628  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4629  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4630  *
4631  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4632  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4633  *
4634  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4635  *
4636  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4637  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4638  * weight and shares distributions like:
4639  *
4640  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4641  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4642  *
4643  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4644  *
4645  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4646  *
4647  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4648  *
4649  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4650  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4651  * 4/7) times the weight of the group.
4652  */
4653 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4654 {
4655         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4656
4657         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4658                 return wl;
4659
4660         for_each_sched_entity(se) {
4661                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4662                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4663
4664                 tg = cfs_rq->tg;
4665
4666                 /*
4667                  * W = @wg + \Sum rw_j
4668                  */
4669                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4670
4671                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4672                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4673                 W += w;
4674
4675                 /*
4676                  * w = rw_i + @wl
4677                  */
4678                 w += wl;
4679
4680                 /*
4681                  * wl = S * s'_i; see (2)
4682                  */
4683                 if (W > 0 && w < W)
4684                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4685                 else
4686                         wl = tg->shares;
4687
4688                 /*
4689                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4690                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4691                  * calc_cfs_shares().
4692                  */
4693                 if (wl < MIN_SHARES)
4694                         wl = MIN_SHARES;
4695
4696                 /*
4697                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4698                  */
4699                 wl -= se->avg.load_avg;
4700
4701                 /*
4702                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4703                  * the final effective load change on the root group. Since
4704                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4705                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4706                  * resulting from this level per the above.
4707                  */
4708                 wg = 0;
4709         }
4710
4711         return wl;
4712 }
4713 #else
4714
4715 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4716 {
4717         return wl;
4718 }
4719
4720 #endif
4721
4722 /*
4723  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4724  * cpu and freq scaling.
4725  */
4726 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4727 {
4728         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4729                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4730                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4731 }
4732
4733 static inline bool energy_aware(void)
4734 {
4735         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4736 }
4737
4738 struct energy_env {
4739         struct sched_group      *sg_top;
4740         struct sched_group      *sg_cap;
4741         int                     cap_idx;
4742         int                     util_delta;
4743         int                     src_cpu;
4744         int                     dst_cpu;
4745         int                     energy;
4746         int                     payoff;
4747         struct task_struct      *task;
4748         struct {
4749                 int before;
4750                 int after;
4751                 int delta;
4752                 int diff;
4753         } nrg;
4754         struct {
4755                 int before;
4756                 int after;
4757                 int delta;
4758         } cap;
4759 };
4760
4761 /*
4762  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4763  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4764  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4765  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4766  *
4767  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4768  *
4769  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4770  *
4771  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4772  *
4773  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4774  */
4775 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4776 {
4777         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4778
4779         if (util >= capacity)
4780                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4781
4782         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4783 }
4784
4785 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4786 {
4787         if (cpu == eenv->src_cpu)
4788                 return -eenv->util_delta;
4789         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4790                 return eenv->util_delta;
4791         return 0;
4792 }
4793
4794 static
4795 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4796 {
4797         int i, delta;
4798         unsigned long max_util = 0;
4799
4800         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4801                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4802                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4803         }
4804
4805         return max_util;
4806 }
4807
4808 /*
4809  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4810  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4811  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4812  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4813  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4814  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4815  * estimate (more busy).
4816  */
4817 static unsigned
4818 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4819 {
4820         int i, delta;
4821         unsigned long util_sum = 0;
4822         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4823
4824         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4825                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4826                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4827         }
4828
4829         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4830                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4831         return util_sum;
4832 }
4833
4834 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4835         const struct sched_group_energy const *sge)
4836 {
4837         int idx;
4838         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4839
4840         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4841                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4842                         break;
4843         }
4844
4845         eenv->cap_idx = idx;
4846
4847         return idx;
4848 }
4849
4850 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4851 {
4852         int i, state = INT_MAX;
4853
4854         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4855         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4856                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4857
4858         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4859         state++;
4860
4861         return state;
4862 }
4863
4864 /*
4865  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4866  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4867  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4868  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4869  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4870  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4871  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4872  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4873  */
4874 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4875 {
4876         struct sched_domain *sd;
4877         int cpu, total_energy = 0;
4878         struct cpumask visit_cpus;
4879         struct sched_group *sg;
4880
4881         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4882
4883         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4884
4885         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4886                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4887
4888                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4889
4890                 /*
4891                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4892                  * sched_group?
4893                  */
4894                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4895
4896                 if (!sd)
4897                         /*
4898                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4899                          * wrong energy estimation is better than entering an
4900                          * infinite loop.
4901                          */
4902                         return -EINVAL;
4903
4904                 if (sd->parent)
4905                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4906
4907                 for_each_domain(cpu, sd) {
4908                         sg = sd->groups;
4909
4910                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4911                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4912                                 break;
4913
4914                         do {
4915                                 unsigned long group_util;
4916                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4917                                 int cap_idx, idle_idx;
4918
4919                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4920                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4921                                 else
4922                                         eenv->sg_cap = sg;
4923
4924                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4925
4926                                 if (sg->group_weight == 1) {
4927                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4928                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4929                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4930                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4931                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4932                                         }
4933                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4934                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4935                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4936                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4937                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4938                                         }
4939                                 }
4940
4941                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4942                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4943                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4944                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4945                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4946                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4947                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4948
4949                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4950
4951                                 if (!sd->child)
4952                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4953
4954                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4955                                         goto next_cpu;
4956
4957                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4958                 }
4959 next_cpu:
4960                 continue;
4961         }
4962
4963         eenv->energy = total_energy;
4964         return 0;
4965 }
4966
4967 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4968 {
4969         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4970 }
4971
4972 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4973 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4974 {
4975         unsigned int boost;
4976         int nrg_delta;
4977
4978         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4979 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4980         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4981 #else
4982         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4983 #endif
4984         if (boost == 0)
4985                 return eenv->nrg.diff;
4986
4987         /* Compute normalized energy diff */
4988         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4989         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4990
4991         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4992                         eenv->nrg.delta,
4993                         eenv->cap.delta,
4994                         eenv->task);
4995
4996         /*
4997          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4998          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4999          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5000          * function return a negative value each time the evaluation return a
5001          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5002          * a scheduling decision
5003          */
5004         return -eenv->payoff;
5005 }
5006 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5007 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
5008 #endif
5009
5010 /*
5011  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5012  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5013  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5014  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5015  * both are specified, the utilization is migrated.
5016  */
5017 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
5018 {
5019         struct sched_domain *sd;
5020         struct sched_group *sg;
5021         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5022         int result;
5023
5024         struct energy_env eenv_before = {
5025                 .util_delta     = 0,
5026                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5027                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5028                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5029                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5030         };
5031
5032         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5033                 return 0;
5034
5035         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5036         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5037
5038         if (!sd)
5039                 return 0; /* Error */
5040
5041         sg = sd->groups;
5042
5043         do {
5044                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5045                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5046
5047                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5048                                 return 0; /* Invalid result abort */
5049                         energy_before += eenv_before.energy;
5050
5051                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5052                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5053                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5054
5055                         if (sched_group_energy(eenv))
5056                                 return 0; /* Invalid result abort */
5057                         energy_after += eenv->energy;
5058                 }
5059         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5060
5061         eenv->nrg.before = energy_before;
5062         eenv->nrg.after = energy_after;
5063         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5064         eenv->payoff = 0;
5065
5066         result = energy_diff_evaluate(eenv);
5067
5068         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5069                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5070                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5071                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5072                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5073
5074         return result;
5075 }
5076
5077 /*
5078  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5079  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5080  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5081  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5082  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5083  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5084  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5085  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5086  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5087  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5088  */
5089 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5090 {
5091         unsigned int master = current->wakee_flips;
5092         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5093         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5094
5095         if (master < slave)
5096                 swap(master, slave);
5097         if (slave < factor || master < slave * factor)
5098                 return 0;
5099         return 1;
5100 }
5101
5102 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5103 {
5104         s64 this_load, load;
5105         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5106         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5107         struct task_group *tg;
5108         unsigned long weight;
5109         int balanced;
5110
5111         idx       = sd->wake_idx;
5112         this_cpu  = smp_processor_id();
5113         prev_cpu  = task_cpu(p);
5114         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5115         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5116
5117         /*
5118          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5119          * effect of the currently running task from the load
5120          * of the current CPU:
5121          */
5122         if (sync) {
5123                 tg = task_group(current);
5124                 weight = current->se.avg.load_avg;
5125
5126                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5127                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5128         }
5129
5130         tg = task_group(p);
5131         weight = p->se.avg.load_avg;
5132
5133         /*
5134          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5135          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5136          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5137          * about that, so that's good too.
5138          *
5139          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5140          * task to be woken on this_cpu.
5141          */
5142         this_eff_load = 100;
5143         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5144
5145         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5146         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5147
5148         if (this_load > 0) {
5149                 this_eff_load *= this_load +
5150                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5151
5152                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5153         }
5154
5155         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5156
5157         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5158
5159         if (!balanced)
5160                 return 0;
5161
5162         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5163         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5164
5165         return 1;
5166 }
5167
5168 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5169 {
5170         return p->se.avg.util_avg;
5171 }
5172
5173 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5174
5175 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5176
5177 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5178 {
5179         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5180
5181         util += boosted_task_util(p);
5182
5183         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5184 }
5185
5186 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5187 {
5188         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5189         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5190
5191         if (capacity == max_capacity)
5192                 return true;
5193
5194         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5195                 return true;
5196
5197         return __task_fits(p, cpu, 0);
5198 }
5199
5200 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5201 {
5202         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5203 }
5204
5205 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5206 {
5207         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5208 }
5209
5210 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5211
5212 static unsigned long
5213 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5214 {
5215         unsigned long long margin = 0;
5216
5217         /*
5218          * Signal proportional compensation (SPC)
5219          *
5220          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5221          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5222          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5223          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5224          */
5225         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5226         margin *= boost;
5227
5228         /*
5229          * Fast integer division by constant:
5230          *  Constant   :                 (C) = 100
5231          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5232          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5233          *
5234          * Thus:
5235          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5236          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5237          *
5238          *
5239          */
5240         margin  *= 1311;
5241         margin >>= 17;
5242
5243         return margin;
5244 }
5245
5246 static inline unsigned int
5247 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5248 {
5249         unsigned int boost;
5250
5251 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5252         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5253 #else
5254         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5255 #endif
5256         if (boost == 0)
5257                 return 0;
5258
5259         return schedtune_margin(util, boost);
5260 }
5261
5262 static inline unsigned long
5263 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5264 {
5265         unsigned int boost;
5266         unsigned long util;
5267         unsigned long margin;
5268
5269 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5270         boost = schedtune_task_boost(task);
5271 #else
5272         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5273 #endif
5274         if (boost == 0)
5275                 return 0;
5276
5277         util = task_util(task);
5278         margin = schedtune_margin(util, boost);
5279
5280         return margin;
5281 }
5282
5283 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5284
5285 static inline unsigned int
5286 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5287 {
5288         return 0;
5289 }
5290
5291 static inline unsigned int
5292 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5293 {
5294         return 0;
5295 }
5296
5297 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5298
5299 static inline unsigned long
5300 boosted_cpu_util(int cpu)
5301 {
5302         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5303         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5304
5305         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5306
5307         return util + margin;
5308 }
5309
5310 static inline unsigned long
5311 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5312 {
5313         unsigned long util = task_util(task);
5314         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5315
5316         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5317
5318         return util + margin;
5319 }
5320
5321 /*
5322  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5323  * domain.
5324  */
5325 static struct sched_group *
5326 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5327                   int this_cpu, int sd_flag)
5328 {
5329         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5330         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5331         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5332         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5333         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5334         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5335         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5336
5337         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5338                 load_idx = sd->wake_idx;
5339
5340         do {
5341                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5342                 int local_group;
5343                 int i;
5344
5345                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5346                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5347                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5348                         continue;
5349
5350                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5351                                                sched_group_cpus(group));
5352
5353                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5354                 avg_load = 0;
5355
5356                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5357                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5358                         if (local_group)
5359                                 load = source_load(i, load_idx);
5360                         else
5361                                 load = target_load(i, load_idx);
5362
5363                         avg_load += load;
5364
5365                         /*
5366                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5367                          * that can fit the task.
5368                          */
5369                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5370                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5371                                 fit_group = group;
5372                         }
5373
5374                         /*
5375                          * Look for group which has most spare capacity on a
5376                          * single cpu.
5377                          */
5378                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5379                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5380                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5381                                 spare_group = group;
5382                         }
5383                 }
5384
5385                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5386                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5387
5388                 if (local_group) {
5389                         this_load = avg_load;
5390                 } else if (avg_load < min_load) {
5391                         min_load = avg_load;
5392                         idlest = group;
5393                 }
5394         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5395
5396         if (fit_group)
5397                 return fit_group;
5398
5399         if (spare_group)
5400                 return spare_group;
5401
5402         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5403                 return NULL;
5404         return idlest;
5405 }
5406
5407 /*
5408  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5409  */
5410 static int
5411 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5412 {
5413         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5414         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5415         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5416         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5417         int shallowest_idle_cpu = -1;
5418         int i;
5419
5420         /* Traverse only the allowed CPUs */
5421         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5422                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5423                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5424                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5425                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5426                                 /*
5427                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5428                                  * has the smallest exit latency irrespective
5429                                  * of any idle timestamp.
5430                                  */
5431                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5432                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5433                                 shallowest_idle_cpu = i;
5434                         } else if (idle_cpu(i) &&
5435                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5436                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5437                                 /*
5438                                  * If equal or no active idle state, then
5439                                  * the most recently idled CPU might have
5440                                  * a warmer cache.
5441                                  */
5442                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5443                                 shallowest_idle_cpu = i;
5444                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5445                                 /*
5446                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5447                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5448                                  * fallback.
5449                                  */
5450                                 shallowest_idle_cpu = i;
5451                         }
5452                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5453                         load = weighted_cpuload(i);
5454                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5455                                 min_load = load;
5456                                 least_loaded_cpu = i;
5457                         }
5458                 }
5459         }
5460
5461         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5462 }
5463
5464 /*
5465  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5466  */
5467 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5468 {
5469         struct sched_domain *sd;
5470         struct sched_group *sg;
5471         int i = task_cpu(p);
5472
5473         if (idle_cpu(target))
5474                 return target;
5475
5476         /*
5477          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5478          */
5479         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5480                 return i;
5481
5482         /*
5483          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5484          */
5485         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5486         for_each_lower_domain(sd) {
5487                 sg = sd->groups;
5488                 do {
5489                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5490                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5491                                 goto next;
5492
5493                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5494                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5495                                         goto next;
5496                         }
5497
5498                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5499                                         tsk_cpus_allowed(p));
5500                         goto done;
5501 next:
5502                         sg = sg->next;
5503                 } while (sg != sd->groups);
5504         }
5505 done:
5506         return target;
5507 }
5508
5509 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5510 {
5511         struct sched_domain *sd;
5512         struct sched_group *sg, *sg_target;
5513         int target_max_cap = INT_MAX;
5514         int target_cpu = task_cpu(p);
5515         int i;
5516
5517         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5518
5519         if (!sd)
5520                 return target;
5521
5522         sg = sd->groups;
5523         sg_target = sg;
5524
5525         /*
5526          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5527          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5528          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5529          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5530          * point.
5531          */
5532         do {
5533                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5534                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5535
5536                 /*
5537                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5538                  * Ideally we should query the energy model for the right
5539                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5540                  */
5541                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5542                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5543                         sg_target = sg;
5544                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5545                 }
5546         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5547
5548         /* Find cpu with sufficient capacity */
5549         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5550                 /*
5551                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5552                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5553                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5554                  */
5555                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5556
5557                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5558                         continue;
5559
5560                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5561                         target_cpu = i;
5562                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5563                                 break;
5564                 }
5565
5566                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5567                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5568                         target_cpu = i;
5569         }
5570
5571         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5572                 struct energy_env eenv = {
5573                         .util_delta     = task_util(p),
5574                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5575                         .dst_cpu        = target_cpu,
5576                         .task           = p,
5577                 };
5578
5579                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5580                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5581                         return target_cpu;
5582
5583                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5584                         return task_cpu(p);
5585         }
5586
5587         return target_cpu;
5588 }
5589
5590 /*
5591  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5592  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5593  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5594  *
5595  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5596  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5597  *
5598  * Returns the target cpu number.
5599  *
5600  * preempt must be disabled.
5601  */
5602 static int
5603 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5604 {
5605         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5606         int cpu = smp_processor_id();
5607         int new_cpu = prev_cpu;
5608         int want_affine = 0;
5609         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5610
5611         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5612                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5613                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5614                               energy_aware();
5615
5616         rcu_read_lock();
5617         for_each_domain(cpu, tmp) {
5618                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5619                         break;
5620
5621                 /*
5622                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5623                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5624                  */
5625                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5626                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5627                         affine_sd = tmp;
5628                         break;
5629                 }
5630
5631                 if (tmp->flags & sd_flag)
5632                         sd = tmp;
5633                 else if (!want_affine)
5634                         break;
5635         }
5636
5637         if (affine_sd) {
5638                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5639                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5640                         new_cpu = cpu;
5641         }
5642
5643         if (!sd) {
5644                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5645                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5646                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5647                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5648
5649         } else while (sd) {
5650                 struct sched_group *group;
5651                 int weight;
5652
5653                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5654                         sd = sd->child;
5655                         continue;
5656                 }
5657
5658                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5659                 if (!group) {
5660                         sd = sd->child;
5661                         continue;
5662                 }
5663
5664                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5665                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5666                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5667                         sd = sd->child;
5668                         continue;
5669                 }
5670
5671                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5672                 cpu = new_cpu;
5673                 weight = sd->span_weight;
5674                 sd = NULL;
5675                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5676                         if (weight <= tmp->span_weight)
5677                                 break;
5678                         if (tmp->flags & sd_flag)
5679                                 sd = tmp;
5680                 }
5681                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5682         }
5683         rcu_read_unlock();
5684
5685         return new_cpu;
5686 }
5687
5688 /*
5689  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5690  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5691  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5692  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5693  */
5694 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5695 {
5696         /*
5697          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5698          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5699          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5700          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5701          * load sounds not bad.
5702          */
5703         remove_entity_load_avg(&p->se);
5704
5705         /* Tell new CPU we are migrated */
5706         p->se.avg.last_update_time = 0;
5707
5708         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5709         p->se.exec_start = 0;
5710 }
5711
5712 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5713 {
5714         remove_entity_load_avg(&p->se);
5715 }
5716 #endif /* CONFIG_SMP */
5717
5718 static unsigned long
5719 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5720 {
5721         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5722
5723         /*
5724          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5725          * to virtual-time in his units.
5726          *
5727          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5728          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5729          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5730          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5731          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5732          *
5733          * This is especially important for buddies when the leftmost
5734          * task is higher priority than the buddy.
5735          */
5736         return calc_delta_fair(gran, se);
5737 }
5738
5739 /*
5740  * Should 'se' preempt 'curr'.
5741  *
5742  *             |s1
5743  *        |s2
5744  *   |s3
5745  *         g
5746  *      |<--->|c
5747  *
5748  *  w(c, s1) = -1
5749  *  w(c, s2) =  0
5750  *  w(c, s3) =  1
5751  *
5752  */
5753 static int
5754 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5755 {
5756         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5757
5758         if (vdiff <= 0)
5759                 return -1;
5760
5761         gran = wakeup_gran(curr, se);
5762         if (vdiff > gran)
5763                 return 1;
5764
5765         return 0;
5766 }
5767
5768 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5769 {
5770         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5771                 return;
5772
5773         for_each_sched_entity(se)
5774                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5775 }
5776
5777 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5778 {
5779         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5780                 return;
5781
5782         for_each_sched_entity(se)
5783                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5784 }
5785
5786 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5787 {
5788         for_each_sched_entity(se)
5789                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5790 }
5791
5792 /*
5793  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5794  */
5795 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5796 {
5797         struct task_struct *curr = rq->curr;
5798         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5799         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5800         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5801         int next_buddy_marked = 0;
5802
5803         if (unlikely(se == pse))
5804                 return;
5805
5806         /*
5807          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5808          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5809          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5810          * next-buddy nomination below.
5811          */
5812         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5813                 return;
5814
5815         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5816                 set_next_buddy(pse);
5817                 next_buddy_marked = 1;
5818         }
5819
5820         /*
5821          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5822          * wake up path.
5823          *
5824          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5825          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5826          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5827          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5828          * below.
5829          */
5830         if (test_tsk_need_resched(curr))
5831                 return;
5832
5833         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5834         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5835             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5836                 goto preempt;
5837
5838         /*
5839          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5840          * is driven by the tick):
5841          */
5842         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5843                 return;
5844
5845         find_matching_se(&se, &pse);
5846         update_curr(cfs_rq_of(se));
5847         BUG_ON(!pse);
5848         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5849                 /*
5850                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5851                  * triggering this preemption.
5852                  */
5853                 if (!next_buddy_marked)
5854                         set_next_buddy(pse);
5855                 goto preempt;
5856         }
5857
5858         return;
5859
5860 preempt:
5861         resched_curr(rq);
5862         /*
5863          * Only set the backward buddy when the current task is still
5864          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5865          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5866          * point, either of which can * drop the rq lock.
5867          *
5868          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5869          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5870          */
5871         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5872                 return;
5873
5874         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5875                 set_last_buddy(se);
5876 }
5877
5878 static struct task_struct *
5879 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5880 {
5881         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5882         struct sched_entity *se;
5883         struct task_struct *p;
5884         int new_tasks;
5885
5886 again:
5887 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5888         if (!cfs_rq->nr_running)
5889                 goto idle;
5890
5891         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5892                 goto simple;
5893
5894         /*
5895          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5896          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5897          *
5898          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5899          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5900          */
5901
5902         do {
5903                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5904
5905                 /*
5906                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5907                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5908                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5909                  * forget we've ever seen it.
5910                  */
5911                 if (curr) {
5912                         if (curr->on_rq)
5913                                 update_curr(cfs_rq);
5914                         else
5915                                 curr = NULL;
5916
5917                         /*
5918                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5919                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5920                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5921                          * be correct.
5922                          */
5923                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5924                                 goto simple;
5925                 }
5926
5927                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5928                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5929         } while (cfs_rq);
5930
5931         p = task_of(se);
5932
5933         /*
5934          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5935          * is a different task than we started out with, try and touch the
5936          * least amount of cfs_rqs.
5937          */
5938         if (prev != p) {
5939                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5940
5941                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5942                         int se_depth = se->depth;
5943                         int pse_depth = pse->depth;
5944
5945                         if (se_depth <= pse_depth) {
5946                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5947                                 pse = parent_entity(pse);
5948                         }
5949                         if (se_depth >= pse_depth) {
5950                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5951                                 se = parent_entity(se);
5952                         }
5953                 }
5954
5955                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5956                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5957         }
5958
5959         if (hrtick_enabled(rq))
5960                 hrtick_start_fair(rq, p);
5961
5962         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5963
5964         return p;
5965 simple:
5966         cfs_rq = &rq->cfs;
5967 #endif
5968
5969         if (!cfs_rq->nr_running)
5970                 goto idle;
5971
5972         put_prev_task(rq, prev);
5973
5974         do {
5975                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5976                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5977                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5978         } while (cfs_rq);
5979
5980         p = task_of(se);
5981
5982         if (hrtick_enabled(rq))
5983                 hrtick_start_fair(rq, p);
5984
5985         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5986
5987         return p;
5988
5989 idle:
5990         rq->misfit_task = 0;
5991         /*
5992          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5993          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5994          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5995          * re-start the picking loop.
5996          */
5997         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5998         new_tasks = idle_balance(rq);
5999         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
6000         /*
6001          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6002          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6003          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6004          */
6005         if (new_tasks < 0)
6006                 return RETRY_TASK;
6007
6008         if (new_tasks > 0)
6009                 goto again;
6010
6011         return NULL;
6012 }
6013
6014 /*
6015  * Account for a descheduled task:
6016  */
6017 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6018 {
6019         struct sched_entity *se = &prev->se;
6020         struct cfs_rq *cfs_rq;
6021
6022         for_each_sched_entity(se) {
6023                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6024                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6025         }
6026 }
6027
6028 /*
6029  * sched_yield() is very simple
6030  *
6031  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6032  */
6033 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6034 {
6035         struct task_struct *curr = rq->curr;
6036         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6037         struct sched_entity *se = &curr->se;
6038
6039         /*
6040          * Are we the only task in the tree?
6041          */
6042         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6043                 return;
6044
6045         clear_buddies(cfs_rq, se);
6046
6047         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6048                 update_rq_clock(rq);
6049                 /*
6050                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6051                  */
6052                 update_curr(cfs_rq);
6053                 /*
6054                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6055                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6056                  * and double the fastpath cost.
6057                  */
6058                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6059         }
6060
6061         set_skip_buddy(se);
6062 }
6063
6064 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6065 {
6066         struct sched_entity *se = &p->se;
6067
6068         /* throttled hierarchies are not runnable */
6069         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6070                 return false;
6071
6072         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6073         set_next_buddy(se);
6074
6075         yield_task_fair(rq);
6076
6077         return true;
6078 }
6079
6080 #ifdef CONFIG_SMP
6081 /**************************************************
6082  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6083  *
6084  * BASICS
6085  *
6086  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6087  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6088  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6089  *
6090  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6091  *
6092  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6093  * W_i,0 is defined as:
6094  *
6095  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6096  *
6097  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6098  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6099  *
6100  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6101  * weight:
6102  *
6103  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6104  *
6105  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6106  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6107  * can also include other factors [XXX].
6108  *
6109  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6110  * directly from (1):
6111  *
6112  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6113  *
6114  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6115  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6116  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6117  *
6118  * [XXX expand on:
6119  *     - infeasible weights;
6120  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6121  *
6122  *
6123  * SCHED DOMAINS
6124  *
6125  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6126  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6127  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6128  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6129  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6130  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6131  * the groups.
6132  *
6133  * This yields:
6134  *
6135  *     log_2 n     1     n
6136  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6137  *     i = 0      2^i   2^i
6138  *                               `- size of each group
6139  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6140  *         |         `- freq
6141  *         `- sum over all levels
6142  *
6143  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6144  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6145  *
6146  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6147  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6148  *
6149  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6150  *
6151  *             log_2 n     
6152  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6153  *             k = 0
6154  *
6155  * And you'll find that:
6156  *
6157  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6158  *
6159  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6160  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6161  * of:
6162  *
6163  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6164  *
6165  *
6166  * WORK CONSERVING
6167  *
6168  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6169  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6170  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6171  *
6172  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6173  * time.
6174  *
6175  * [XXX more?]
6176  *
6177  *
6178  * CGROUPS
6179  *
6180  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6181  *
6182  *                                s_k,i
6183  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6184  *                                 S_k
6185  *
6186  * Where
6187  *
6188  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6189  *
6190  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6191  *
6192  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6193  * property.
6194  *
6195  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6196  *      rewrite all of this once again.]
6197  */ 
6198
6199 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6200
6201 enum fbq_type { regular, remote, all };
6202
6203 enum group_type {
6204         group_other = 0,
6205         group_misfit_task,
6206         group_imbalanced,
6207         group_overloaded,
6208 };
6209
6210 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6211 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6212 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6213 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6214
6215 struct lb_env {
6216         struct sched_domain     *sd;
6217
6218         struct rq               *src_rq;
6219         int                     src_cpu;
6220
6221         int                     dst_cpu;
6222         struct rq               *dst_rq;
6223
6224         struct cpumask          *dst_grpmask;
6225         int                     new_dst_cpu;
6226         enum cpu_idle_type      idle;
6227         long                    imbalance;
6228         unsigned int            src_grp_nr_running;
6229         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6230         struct cpumask          *cpus;
6231
6232         unsigned int            flags;
6233
6234         unsigned int            loop;
6235         unsigned int            loop_break;
6236         unsigned int            loop_max;
6237
6238         enum fbq_type           fbq_type;
6239         enum group_type         busiest_group_type;
6240         struct list_head        tasks;
6241 };
6242
6243 /*
6244  * Is this task likely cache-hot:
6245  */
6246 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6247 {
6248         s64 delta;
6249
6250         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6251
6252         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6253                 return 0;
6254
6255         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6256                 return 0;
6257
6258         /*
6259          * Buddy candidates are cache hot:
6260          */
6261         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6262                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6263                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6264                 return 1;
6265
6266         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6267                 return 1;
6268         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6269                 return 0;
6270
6271         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6272
6273         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6274 }
6275
6276 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6277 /*
6278  * Returns 1, if task migration degrades locality
6279  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6280  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6281  */
6282 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6283 {
6284         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6285         unsigned long src_faults, dst_faults;
6286         int src_nid, dst_nid;
6287
6288         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6289                 return -1;
6290
6291         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6292                 return -1;
6293
6294         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6295         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6296
6297         if (src_nid == dst_nid)
6298                 return -1;
6299
6300         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6301         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6302                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6303                         return 1;
6304                 else
6305                         return -1;
6306         }
6307
6308         /* Encourage migration to the preferred node. */
6309         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6310                 return 0;
6311
6312         if (numa_group) {
6313                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6314                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6315         } else {
6316                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6317                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6318         }
6319
6320         return dst_faults < src_faults;
6321 }
6322
6323 #else
6324 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6325                                              struct lb_env *env)
6326 {
6327         return -1;
6328 }
6329 #endif
6330
6331 /*
6332  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6333  */
6334 static
6335 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6336 {
6337         int tsk_cache_hot;
6338
6339         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6340
6341         /*
6342          * We do not migrate tasks that are:
6343          * 1) throttled_lb_pair, or
6344          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6345          * 3) running (obviously), or
6346          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6347          */
6348         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6349                 return 0;
6350
6351         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6352                 int cpu;
6353
6354                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6355
6356                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6357
6358                 /*
6359                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6360                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6361                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6362                  *
6363                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6364                  * one in current iteration.
6365                  */
6366                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6367                         return 0;
6368
6369                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6370                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6371                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6372                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6373                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6374                                 break;
6375                         }
6376                 }
6377
6378                 return 0;
6379         }
6380
6381         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6382         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6383
6384         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6385                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6386                 return 0;
6387         }
6388
6389         /*
6390          * Aggressive migration if:
6391          * 1) destination numa is preferred
6392          * 2) task is cache cold, or
6393          * 3) too many balance attempts have failed.
6394          */
6395         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6396         if (tsk_cache_hot == -1)
6397                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6398
6399         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6400             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6401                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6402                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6403                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6404                 }
6405                 return 1;
6406         }
6407
6408         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6409         return 0;
6410 }
6411
6412 /*
6413  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6414  */
6415 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6416 {
6417         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6418
6419         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6420         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6421         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6422 }
6423
6424 /*
6425  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6426  * part of active balancing operations within "domain".
6427  *
6428  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6429  */
6430 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6431 {
6432         struct task_struct *p, *n;
6433
6434         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6435
6436         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6437                 if (!can_migrate_task(p, env))
6438                         continue;
6439
6440                 detach_task(p, env);
6441
6442                 /*
6443                  * Right now, this is only the second place where
6444                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6445                  * so we can safely collect stats here rather than
6446                  * inside detach_tasks().
6447                  */
6448                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6449                 return p;
6450         }
6451         return NULL;
6452 }
6453
6454 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6455
6456 /*
6457  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6458  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6459  *
6460  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6461  */
6462 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6463 {
6464         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6465         struct task_struct *p;
6466         unsigned long load;
6467         int detached = 0;
6468
6469         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6470
6471         if (env->imbalance <= 0)
6472                 return 0;
6473
6474         while (!list_empty(tasks)) {
6475                 /*
6476                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6477                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6478                  */
6479                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6480                         break;
6481
6482                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6483
6484                 env->loop++;
6485                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6486                 if (env->loop > env->loop_max)
6487                         break;
6488
6489                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6490                 if (env->loop > env->loop_break) {
6491                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6492                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6493                         break;
6494                 }
6495
6496                 if (!can_migrate_task(p, env))
6497                         goto next;
6498
6499                 load = task_h_load(p);
6500
6501                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6502                         goto next;
6503
6504                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6505                         goto next;
6506
6507                 detach_task(p, env);
6508                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6509
6510                 detached++;
6511                 env->imbalance -= load;
6512
6513 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6514                 /*
6515                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6516                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6517                  * the critical section.
6518                  */
6519                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6520                         break;
6521 #endif
6522
6523                 /*
6524                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6525                  * weighted load.
6526                  */
6527                 if (env->imbalance <= 0)
6528                         break;
6529
6530                 continue;
6531 next:
6532                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6533         }
6534
6535         /*
6536          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6537          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6538          * than inside detach_one_task().
6539          */
6540         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6541
6542         return detached;
6543 }
6544
6545 /*
6546  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6547  */
6548 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6549 {
6550         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6551
6552         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6553         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6554         activate_task(rq, p, 0);
6555         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6556 }
6557
6558 /*
6559  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6560  * its new rq.
6561  */
6562 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6563 {
6564         raw_spin_lock(&rq->lock);
6565         attach_task(rq, p);
6566         /*
6567          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6568          */
6569         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6570         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6571 }
6572
6573 /*
6574  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6575  * new rq.
6576  */
6577 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6578 {
6579         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6580         struct task_struct *p;
6581
6582         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6583
6584         while (!list_empty(tasks)) {
6585                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6586                 list_del_init(&p->se.group_node);
6587
6588                 attach_task(env->dst_rq, p);
6589         }
6590
6591         /*
6592          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6593          */
6594         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6595
6596         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6597 }
6598
6599 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6600 static void update_blocked_averages(int cpu)
6601 {
6602         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6603         struct cfs_rq *cfs_rq;
6604         unsigned long flags;
6605
6606         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6607         update_rq_clock(rq);
6608
6609         /*
6610          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6611          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6612          */
6613         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6614                 /* throttled entities do not contribute to load */
6615                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6616                         continue;
6617
6618                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6619                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6620         }
6621         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6622 }
6623
6624 /*
6625  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6626  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6627  * group is a fraction of its parents load.
6628  */
6629 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6630 {
6631         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6632         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6633         unsigned long now = jiffies;
6634         unsigned long load;
6635
6636         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6637                 return;
6638
6639         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6640         for_each_sched_entity(se) {
6641                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6642                 cfs_rq->h_load_next = se;
6643                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6644                         break;
6645         }
6646
6647         if (!se) {
6648                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6649                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6650         }
6651
6652         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6653                 load = cfs_rq->h_load;
6654                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6655                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6656                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6657                 cfs_rq->h_load = load;
6658                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6659         }
6660 }
6661
6662 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6663 {
6664         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6665
6666         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6667         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6668                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6669 }
6670 #else
6671 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6672 {
6673         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6674         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6675         unsigned long flags;
6676
6677         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6678         update_rq_clock(rq);
6679         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6680         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6681 }
6682
6683 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6684 {
6685         return p->se.avg.load_avg;
6686 }
6687 #endif
6688
6689 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6690
6691 /*
6692  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6693  */
6694 struct sg_lb_stats {
6695         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6696         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6697         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6698         unsigned long load_per_task;
6699         unsigned long group_capacity;
6700         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6701         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6702         unsigned int idle_cpus;
6703         unsigned int group_weight;
6704         enum group_type group_type;
6705         int group_no_capacity;
6706         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6707 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6708         unsigned int nr_numa_running;
6709         unsigned int nr_preferred_running;
6710 #endif
6711 };
6712
6713 /*
6714  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6715  *               during load balancing.
6716  */
6717 struct sd_lb_stats {
6718         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6719         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6720         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6721         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6722         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6723
6724         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6725         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6726 };
6727
6728 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6729 {
6730         /*
6731          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6732          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6733          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6734          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6735          */
6736         *sds = (struct sd_lb_stats){
6737                 .busiest = NULL,
6738                 .local = NULL,
6739                 .total_load = 0UL,
6740                 .total_capacity = 0UL,
6741                 .busiest_stat = {
6742                         .avg_load = 0UL,
6743                         .sum_nr_running = 0,
6744                         .group_type = group_other,
6745                 },
6746         };
6747 }
6748
6749 /**
6750  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6751  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6752  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6753  *
6754  * Return: The load index.
6755  */
6756 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6757                                         enum cpu_idle_type idle)
6758 {
6759         int load_idx;
6760
6761         switch (idle) {
6762         case CPU_NOT_IDLE:
6763                 load_idx = sd->busy_idx;
6764                 break;
6765
6766         case CPU_NEWLY_IDLE:
6767                 load_idx = sd->newidle_idx;
6768                 break;
6769         default:
6770                 load_idx = sd->idle_idx;
6771                 break;
6772         }
6773
6774         return load_idx;
6775 }
6776
6777 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6778 {
6779         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6780         u64 total, used, age_stamp, avg;
6781         s64 delta;
6782
6783         /*
6784          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6785          * we read them once before doing sanity checks on them.
6786          */
6787         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6788         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6789         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6790
6791         if (unlikely(delta < 0))
6792                 delta = 0;
6793
6794         total = sched_avg_period() + delta;
6795
6796         used = div_u64(avg, total);
6797
6798         /*
6799          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6800          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6801          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6802          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6803          */
6804         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6805
6806         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6807                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6808
6809         return 1;
6810 }
6811
6812 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6813 {
6814         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6815         mcc->val = 0;
6816         mcc->cpu = -1;
6817 }
6818
6819 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6820 {
6821         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6822         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6823         struct max_cpu_capacity *mcc;
6824         unsigned long max_capacity;
6825         int max_cap_cpu;
6826         unsigned long flags;
6827
6828         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6829
6830         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6831
6832         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6833         max_capacity = mcc->val;
6834         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6835
6836         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6837             (max_capacity < capacity)) {
6838                 mcc->val = capacity;
6839                 mcc->cpu = cpu;
6840 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6841                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6842                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6843                 goto skip_unlock;
6844 #endif
6845         }
6846         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6847
6848 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6849         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6850         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6851
6852         if (!capacity)
6853                 capacity = 1;
6854
6855         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6856         sdg->sgc->capacity = capacity;
6857         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6858 }
6859
6860 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6861 {
6862         struct sched_domain *child = sd->child;
6863         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6864         unsigned long capacity, max_capacity;
6865         unsigned long interval;
6866
6867         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6868         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6869         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6870
6871         if (!child) {
6872                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6873                 return;
6874         }
6875
6876         capacity = 0;
6877         max_capacity = 0;
6878
6879         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6880                 /*
6881                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6882                  * span the current group.
6883                  */
6884
6885                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6886                         struct sched_group_capacity *sgc;
6887                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6888
6889                         /*
6890                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6891                          * gets here before we've attached the domains to the
6892                          * runqueues.
6893                          *
6894                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6895                          * in update_cpu_capacity().
6896                          *
6897                          * This avoids capacity from being 0 and
6898                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6899                          */
6900                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6901                                 capacity += capacity_of(cpu);
6902                         } else {
6903                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6904                                 capacity += sgc->capacity;
6905                         }
6906
6907                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6908                 }
6909         } else  {
6910                 /*
6911                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6912                  * span the current group.
6913                  */ 
6914
6915                 group = child->groups;
6916                 do {
6917                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6918
6919                         capacity += sgc->capacity;
6920                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6921                         group = group->next;
6922                 } while (group != child->groups);
6923         }
6924
6925         sdg->sgc->capacity = capacity;
6926         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6927 }
6928
6929 /*
6930  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6931  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6932  * Return true is the capacity is reduced
6933  */
6934 static inline int
6935 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6936 {
6937         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6938                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6939 }
6940
6941 /*
6942  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6943  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6944  *
6945  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6946  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6947  * Something like:
6948  *
6949  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6950  *              *     * * *
6951  *
6952  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6953  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6954  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6955  *
6956  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6957  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6958  * moving tasks due to affinity constraints.
6959  *
6960  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6961  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6962  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6963  * to create an effective group imbalance.
6964  *
6965  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6966  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6967  * subtle and fragile situation.
6968  */
6969
6970 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6971 {
6972         return group->sgc->imbalance;
6973 }
6974
6975 /*
6976  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6977  * be used by some tasks.
6978  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6979  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6980  * available capacity for CFS tasks.
6981  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6982  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6983  * capacity in meaningful for the load balancer.
6984  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6985  * any benefit for the load balance.
6986  */
6987 static inline bool
6988 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6989 {
6990         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6991                 return true;
6992
6993         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6994                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6995                 return true;
6996
6997         return false;
6998 }
6999
7000 /*
7001  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7002  *  handle.
7003  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7004  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7005  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7006  *  false.
7007  */
7008 static inline bool
7009 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7010 {
7011         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7012                 return false;
7013
7014         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7015                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7016                 return true;
7017
7018         return false;
7019 }
7020
7021
7022 /*
7023  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7024  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7025  */
7026 static inline bool
7027 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7028 {
7029         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7030                                                         ref->sgc->max_capacity;
7031 }
7032
7033 static inline enum
7034 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7035                           struct sg_lb_stats *sgs)
7036 {
7037         if (sgs->group_no_capacity)
7038                 return group_overloaded;
7039
7040         if (sg_imbalanced(group))
7041                 return group_imbalanced;
7042
7043         if (sgs->group_misfit_task)
7044                 return group_misfit_task;
7045
7046         return group_other;
7047 }
7048
7049 /**
7050  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7051  * @env: The load balancing environment.
7052  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7053  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7054  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7055  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7056  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7057  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7058  */
7059 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7060                         struct sched_group *group, int load_idx,
7061                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7062                         bool *overload, bool *overutilized)
7063 {
7064         unsigned long load;
7065         int i;
7066
7067         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7068
7069         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7070                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7071
7072                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7073                 if (local_group)
7074                         load = target_load(i, load_idx);
7075                 else
7076                         load = source_load(i, load_idx);
7077
7078                 sgs->group_load += load;
7079                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7080                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7081
7082                 if (rq->nr_running > 1)
7083                         *overload = true;
7084
7085 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7086                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7087                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7088 #endif
7089                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7090                 if (idle_cpu(i))
7091                         sgs->idle_cpus++;
7092
7093                 if (cpu_overutilized(i)) {
7094                         *overutilized = true;
7095                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7096                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7097                 }
7098         }
7099
7100         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7101         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7102         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7103
7104         if (sgs->sum_nr_running)
7105                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7106
7107         sgs->group_weight = group->group_weight;
7108
7109         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7110         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7111 }
7112
7113 /**
7114  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7115  * @env: The load balancing environment.
7116  * @sds: sched_domain statistics
7117  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7118  * @sgs: sched_group statistics
7119  *
7120  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7121  * busiest group.
7122  *
7123  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7124  * busiest group. %false otherwise.
7125  */
7126 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7127                                    struct sd_lb_stats *sds,
7128                                    struct sched_group *sg,
7129                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7130 {
7131         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7132
7133         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7134                 return true;
7135
7136         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7137                 return false;
7138
7139         /*
7140          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7141          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7142          */
7143         if (sgs->group_type == group_other &&
7144             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7145                 return false;
7146
7147         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7148                 return false;
7149
7150         /*
7151          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7152          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7153          */
7154         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7155             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7156                 return false;
7157
7158         /* This is the busiest node in its class. */
7159         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7160                 return true;
7161
7162         /*
7163          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7164          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7165          * higher than ourself as busy.
7166          */
7167         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7168                 if (!sds->busiest)
7169                         return true;
7170
7171                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7172                         return true;
7173         }
7174
7175         return false;
7176 }
7177
7178 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7179 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7180 {
7181         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7182                 return regular;
7183         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7184                 return remote;
7185         return all;
7186 }
7187
7188 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7189 {
7190         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7191                 return regular;
7192         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7193                 return remote;
7194         return all;
7195 }
7196 #else
7197 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7198 {
7199         return all;
7200 }
7201
7202 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7203 {
7204         return regular;
7205 }
7206 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7207
7208 /**
7209  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7210  * @env: The load balancing environment.
7211  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7212  */
7213 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7214 {
7215         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7216         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7217         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7218         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7219         bool overload = false, overutilized = false;
7220
7221         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7222                 prefer_sibling = 1;
7223
7224         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7225
7226         do {
7227                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7228                 int local_group;
7229
7230                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7231                 if (local_group) {
7232                         sds->local = sg;
7233                         sgs = &sds->local_stat;
7234
7235                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7236                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7237                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7238                 }
7239
7240                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7241                                                 &overload, &overutilized);
7242
7243                 if (local_group)
7244                         goto next_group;
7245
7246                 /*
7247                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7248                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7249                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7250                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7251                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7252                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7253                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7254                  * the tasks on the system).
7255                  */
7256                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7257                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7258                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7259                         sgs->group_no_capacity = 1;
7260                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7261                 }
7262
7263                 /*
7264                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7265                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7266                  */
7267                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7268                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7269                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7270                         sgs->group_type = group_other;
7271
7272                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7273                         sds->busiest = sg;
7274                         sds->busiest_stat = *sgs;
7275                 }
7276
7277 next_group:
7278                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7279                 sds->total_load += sgs->group_load;
7280                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7281
7282                 sg = sg->next;
7283         } while (sg != env->sd->groups);
7284
7285         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7286                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7287
7288         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7289
7290         if (!env->sd->parent) {
7291                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7292                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7293                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7294
7295                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7296                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7297                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7298         } else {
7299                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7300                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7301         }
7302 }
7303
7304 /**
7305  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7306  *                      sched doman.
7307  *
7308  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7309  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7310  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7311  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7312  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7313  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7314  *
7315  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7316  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7317  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7318  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7319  * number.
7320  *
7321  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7322  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7323  *
7324  * @env: The load balancing environment.
7325  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7326  */
7327 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7328 {
7329         int busiest_cpu;
7330
7331         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7332                 return 0;
7333
7334         if (!sds->busiest)
7335                 return 0;
7336
7337         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7338         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7339                 return 0;
7340
7341         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7342                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7343                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7344
7345         return 1;
7346 }
7347
7348 /**
7349  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7350  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7351  *                      load balancing.
7352  * @env: The load balancing environment.
7353  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7354  */
7355 static inline
7356 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7357 {
7358         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7359         unsigned int imbn = 2;
7360         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7361         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7362
7363         local = &sds->local_stat;
7364         busiest = &sds->busiest_stat;
7365
7366         if (!local->sum_nr_running)
7367                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7368         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7369                 imbn = 1;
7370
7371         scaled_busy_load_per_task =
7372                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7373                 busiest->group_capacity;
7374
7375         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7376             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7377                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7378                 return;
7379         }
7380
7381         /*
7382          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7383          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7384          * moving them.
7385          */
7386
7387         capa_now += busiest->group_capacity *
7388                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7389         capa_now += local->group_capacity *
7390                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7391         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7392
7393         /* Amount of load we'd subtract */
7394         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7395                 capa_move += busiest->group_capacity *
7396                             min(busiest->load_per_task,
7397                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7398         }
7399
7400         /* Amount of load we'd add */
7401         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7402             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7403                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7404                       local->group_capacity;
7405         } else {
7406                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7407                       local->group_capacity;
7408         }
7409         capa_move += local->group_capacity *
7410                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7411         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7412
7413         /* Move if we gain throughput */
7414         if (capa_move > capa_now)
7415                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7416 }
7417
7418 /**
7419  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7420  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7421  * @env: load balance environment
7422  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7423  */
7424 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7425 {
7426         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7427         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7428
7429         local = &sds->local_stat;
7430         busiest = &sds->busiest_stat;
7431
7432         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7433                 /*
7434                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7435                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7436                  */
7437                 busiest->load_per_task =
7438                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7439         }
7440
7441         /*
7442          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7443          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7444          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7445          */
7446         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7447             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7448                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7449                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7450                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7451                         return;
7452                 }
7453
7454                 /*
7455                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7456                  * cycles to maximize throughput
7457                  */
7458                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7459                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7460                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7461                         return;
7462                 }
7463
7464                 env->imbalance = 0;
7465                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7466         }
7467
7468         /*
7469          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7470          */
7471         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7472             local->group_type   == group_overloaded) {
7473                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7474                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7475                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7476                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7477                 else
7478                         load_above_capacity = ~0UL;
7479         }
7480
7481         /*
7482          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7483          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7484          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7485          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7486          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7487          * for the minimum possible imbalance.
7488          */
7489         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7490
7491         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7492         env->imbalance = min(
7493                 max_pull * busiest->group_capacity,
7494                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7495         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7496
7497         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7498         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7499                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7500                                      busiest->group_misfit_task);
7501
7502         /*
7503          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7504          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7505          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7506          * moved
7507          */
7508         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7509                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7510 }
7511
7512 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7513
7514 /**
7515  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7516  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7517  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7518  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7519  * such a group exists.
7520  *
7521  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7522  * to restore balance.
7523  *
7524  * @env: The load balancing environment.
7525  *
7526  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7527  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7528  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7529  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7530  */
7531 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7532 {
7533         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7534         struct sd_lb_stats sds;
7535
7536         init_sd_lb_stats(&sds);
7537
7538         /*
7539          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7540          * this level.
7541          */
7542         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7543
7544         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7545                 goto out_balanced;
7546
7547         local = &sds.local_stat;
7548         busiest = &sds.busiest_stat;
7549
7550         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7551         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7552             check_asym_packing(env, &sds))
7553                 return sds.busiest;
7554
7555         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7556         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7557                 goto out_balanced;
7558
7559         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7560                                                 / sds.total_capacity;
7561
7562         /*
7563          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7564          * work because they assume all things are equal, which typically
7565          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7566          */
7567         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7568                 goto force_balance;
7569
7570         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7571         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7572             busiest->group_no_capacity)
7573                 goto force_balance;
7574
7575         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7576         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7577                 goto force_balance;
7578         }
7579
7580         /*
7581          * If the local group is busier than the selected busiest group
7582          * don't try and pull any tasks.
7583          */
7584         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7585                 goto out_balanced;
7586
7587         /*
7588          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7589          * average load.
7590          */
7591         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7592                 goto out_balanced;
7593
7594         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7595                 /*
7596                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7597                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7598                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7599                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7600                  * might end up to just move the imbalance on another group
7601                  */
7602                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7603                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7604                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7605                         goto out_balanced;
7606         } else {
7607                 /*
7608                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7609                  * imbalance_pct to be conservative.
7610                  */
7611                 if (100 * busiest->avg_load <=
7612                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7613                         goto out_balanced;
7614         }
7615
7616 force_balance:
7617         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7618         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7619         calculate_imbalance(env, &sds);
7620         return sds.busiest;
7621
7622 out_balanced:
7623         env->imbalance = 0;
7624         return NULL;
7625 }
7626
7627 /*
7628  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7629  */
7630 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7631                                      struct sched_group *group)
7632 {
7633         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7634         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7635         int i;
7636
7637         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7638                 unsigned long capacity, wl;
7639                 enum fbq_type rt;
7640
7641                 rq = cpu_rq(i);
7642                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7643
7644                 /*
7645                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7646                  *  - regular: there are !numa tasks
7647                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7648                  *  - all:     there is no distinction
7649                  *
7650                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7651                  * ignore those when there's better options.
7652                  *
7653                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7654                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7655                  * queue by moving tasks around inside the node.
7656                  *
7657                  * If we cannot move enough load due to this classification
7658                  * the next pass will adjust the group classification and
7659                  * allow migration of more tasks.
7660                  *
7661                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7662                  */
7663                 if (rt > env->fbq_type)
7664                         continue;
7665
7666                 capacity = capacity_of(i);
7667
7668                 wl = weighted_cpuload(i);
7669
7670                 /*
7671                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7672                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7673                  */
7674
7675                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7676                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7677                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7678                         continue;
7679
7680                 /*
7681                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7682                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7683                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7684                  * potentially running at a lower capacity.
7685                  *
7686                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7687                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7688                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7689                  * our previous maximum.
7690                  */
7691                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7692                         busiest_load = wl;
7693                         busiest_capacity = capacity;
7694                         busiest = rq;
7695                 }
7696         }
7697
7698         return busiest;
7699 }
7700
7701 /*
7702  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7703  * so long as it is large enough.
7704  */
7705 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7706
7707 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7708 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7709
7710 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7711 {
7712         struct sched_domain *sd = env->sd;
7713
7714         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7715
7716                 /*
7717                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7718                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7719                  * lowest numbered CPUs.
7720                  */
7721                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7722                         return 1;
7723         }
7724
7725         /*
7726          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7727          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7728          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7729          * available on dst_cpu.
7730          */
7731         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7732             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7733                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7734                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7735                         return 1;
7736         }
7737
7738         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7739                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7740                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7741                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7742                         return 1;
7743         }
7744
7745         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7746 }
7747
7748 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7749
7750 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7751 {
7752         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7753         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7754         int cpu, balance_cpu = -1;
7755
7756         /*
7757          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7758          * to do the newly idle load balance.
7759          */
7760         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7761                 return 1;
7762
7763         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7764         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7765         /* Try to find first idle cpu */
7766         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7767                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7768                         continue;
7769
7770                 balance_cpu = cpu;
7771                 break;
7772         }
7773
7774         if (balance_cpu == -1)
7775                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7776
7777         /*
7778          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7779          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7780          */
7781         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7782 }
7783
7784 /*
7785  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7786  * tasks if there is an imbalance.
7787  */
7788 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7789                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7790                         int *continue_balancing)
7791 {
7792         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7793         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7794         struct sched_group *group;
7795         struct rq *busiest;
7796         unsigned long flags;
7797         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7798
7799         struct lb_env env = {
7800                 .sd             = sd,
7801                 .dst_cpu        = this_cpu,
7802                 .dst_rq         = this_rq,
7803                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7804                 .idle           = idle,
7805                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7806                 .cpus           = cpus,
7807                 .fbq_type       = all,
7808                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7809         };
7810
7811         /*
7812          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7813          * other cpus in our group
7814          */
7815         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7816                 env.dst_grpmask = NULL;
7817
7818         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7819
7820         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7821
7822 redo:
7823         if (!should_we_balance(&env)) {
7824                 *continue_balancing = 0;
7825                 goto out_balanced;
7826         }
7827
7828         group = find_busiest_group(&env);
7829         if (!group) {
7830                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7831                 goto out_balanced;
7832         }
7833
7834         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7835         if (!busiest) {
7836                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7837                 goto out_balanced;
7838         }
7839
7840         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7841
7842         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7843
7844         env.src_cpu = busiest->cpu;
7845         env.src_rq = busiest;
7846
7847         ld_moved = 0;
7848         if (busiest->nr_running > 1) {
7849                 /*
7850                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7851                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7852                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7853                  * correctly treated as an imbalance.
7854                  */
7855                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7856                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7857
7858 more_balance:
7859                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7860
7861                 /*
7862                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7863                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7864                  */
7865                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7866                 /*
7867                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7868                  */
7869                 if (cur_ld_moved)
7870                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7871
7872                 /*
7873                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7874                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7875                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7876                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7877                  * See task_rq_lock() family for the details.
7878                  */
7879
7880                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7881
7882                 if (cur_ld_moved) {
7883                         attach_tasks(&env);
7884                         ld_moved += cur_ld_moved;
7885                 }
7886
7887                 local_irq_restore(flags);
7888
7889                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7890                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7891                         goto more_balance;
7892                 }
7893
7894                 /*
7895                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7896                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7897                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7898                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7899                  * sched_group.
7900                  *
7901                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7902                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7903                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7904                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7905                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7906                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7907                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7908                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7909                  * This however should not happen so much in practice and
7910                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7911                  * excess load moved.
7912                  */
7913                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7914
7915                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7916                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7917
7918                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7919                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7920                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7921                         env.loop         = 0;
7922                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7923
7924                         /*
7925                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7926                          * need to continue with same src_cpu.
7927                          */
7928                         goto more_balance;
7929                 }
7930
7931                 /*
7932                  * We failed to reach balance because of affinity.
7933                  */
7934                 if (sd_parent) {
7935                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7936
7937                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7938                                 *group_imbalance = 1;
7939                 }
7940
7941                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7942                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7943                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7944                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7945                                 env.loop = 0;
7946                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7947                                 goto redo;
7948                         }
7949                         goto out_all_pinned;
7950                 }
7951         }
7952
7953         if (!ld_moved) {
7954                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7955                 /*
7956                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7957                  * We do not want newidle balance, which can be very
7958                  * frequent, pollute the failure counter causing
7959                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7960                  */
7961                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7962                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7963                                 sd->nr_balance_failed++;
7964
7965                 if (need_active_balance(&env)) {
7966                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7967
7968                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7969                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7970                          * moved to this_cpu
7971                          */
7972                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7973                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7974                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7975                                                             flags);
7976                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7977                                 goto out_one_pinned;
7978                         }
7979
7980                         /*
7981                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7982                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7983                          * only after active load balance is finished.
7984                          */
7985                         if (!busiest->active_balance) {
7986                                 busiest->active_balance = 1;
7987                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7988                                 active_balance = 1;
7989                         }
7990                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7991
7992                         if (active_balance) {
7993                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7994                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7995                                         &busiest->active_balance_work);
7996                         }
7997
7998                         /*
7999                          * We've kicked active balancing, reset the failure
8000                          * counter.
8001                          */
8002                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8003                 }
8004         } else
8005                 sd->nr_balance_failed = 0;
8006
8007         if (likely(!active_balance)) {
8008                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8009                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8010         } else {
8011                 /*
8012                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8013                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8014                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8015                  * detach_tasks).
8016                  */
8017                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8018                         sd->balance_interval *= 2;
8019         }
8020
8021         goto out;
8022
8023 out_balanced:
8024         /*
8025          * We reach balance although we may have faced some affinity
8026          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8027          */
8028         if (sd_parent) {
8029                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8030
8031                 if (*group_imbalance)
8032                         *group_imbalance = 0;
8033         }
8034
8035 out_all_pinned:
8036         /*
8037          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8038          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8039          * can try to migrate them.
8040          */
8041         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8042
8043         sd->nr_balance_failed = 0;
8044
8045 out_one_pinned:
8046         /* tune up the balancing interval */
8047         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8048                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8049                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8050                 sd->balance_interval *= 2;
8051
8052         ld_moved = 0;
8053 out:
8054         return ld_moved;
8055 }
8056
8057 static inline unsigned long
8058 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8059 {
8060         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8061
8062         if (cpu_busy)
8063                 interval *= sd->busy_factor;
8064
8065         /* scale ms to jiffies */
8066         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8067         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8068
8069         return interval;
8070 }
8071
8072 static inline void
8073 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8074 {
8075         unsigned long interval, next;
8076
8077         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8078         next = sd->last_balance + interval;
8079
8080         if (time_after(*next_balance, next))
8081                 *next_balance = next;
8082 }
8083
8084 /*
8085  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8086  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8087  */
8088 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8089 {
8090         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8091         int this_cpu = this_rq->cpu;
8092         struct sched_domain *sd;
8093         int pulled_task = 0;
8094         u64 curr_cost = 0;
8095
8096         idle_enter_fair(this_rq);
8097
8098         /*
8099          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8100          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8101          */
8102         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8103
8104         if (!energy_aware() &&
8105             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8106              !this_rq->rd->overload)) {
8107                 rcu_read_lock();
8108                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8109                 if (sd)
8110                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8111                 rcu_read_unlock();
8112
8113                 goto out;
8114         }
8115
8116         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8117
8118         update_blocked_averages(this_cpu);
8119         rcu_read_lock();
8120         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8121                 int continue_balancing = 1;
8122                 u64 t0, domain_cost;
8123
8124                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8125                         continue;
8126
8127                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8128                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8129                         break;
8130                 }
8131
8132                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8133                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8134
8135                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8136                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8137                                                    &continue_balancing);
8138
8139                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8140                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8141                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8142
8143                         curr_cost += domain_cost;
8144                 }
8145
8146                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8147
8148                 /*
8149                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8150                  * now runnable tasks on this rq.
8151                  */
8152                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8153                         break;
8154         }
8155         rcu_read_unlock();
8156
8157         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8158
8159         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8160                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8161
8162         /*
8163          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8164          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8165          * pretend we pulled a task.
8166          */
8167         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8168                 pulled_task = 1;
8169
8170 out:
8171         /* Move the next balance forward */
8172         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8173                 this_rq->next_balance = next_balance;
8174
8175         /* Is there a task of a high priority class? */
8176         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8177                 pulled_task = -1;
8178
8179         if (pulled_task) {
8180                 idle_exit_fair(this_rq);
8181                 this_rq->idle_stamp = 0;
8182         }
8183
8184         return pulled_task;
8185 }
8186
8187 /*
8188  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8189  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8190  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8191  * avoids physical / logical imbalances.
8192  */
8193 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8194 {
8195         struct rq *busiest_rq = data;
8196         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8197         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8198         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8199         struct sched_domain *sd;
8200         struct task_struct *p = NULL;
8201
8202         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8203
8204         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8205         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8206                      !busiest_rq->active_balance))
8207                 goto out_unlock;
8208
8209         /* Is there any task to move? */
8210         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8211                 goto out_unlock;
8212
8213         /*
8214          * This condition is "impossible", if it occurs
8215          * we need to fix it. Originally reported by
8216          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8217          */
8218         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8219
8220         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8221         rcu_read_lock();
8222         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8223                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8224                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8225                                 break;
8226         }
8227
8228         if (likely(sd)) {
8229                 struct lb_env env = {
8230                         .sd             = sd,
8231                         .dst_cpu        = target_cpu,
8232                         .dst_rq         = target_rq,
8233                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8234                         .src_rq         = busiest_rq,
8235                         .idle           = CPU_IDLE,
8236                 };
8237
8238                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8239
8240                 p = detach_one_task(&env);
8241                 if (p) {
8242                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8243                         /*
8244                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8245                          */
8246                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8247                 }
8248                 else
8249                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8250         }
8251         rcu_read_unlock();
8252 out_unlock:
8253         busiest_rq->active_balance = 0;
8254         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8255
8256         if (p)
8257                 attach_one_task(target_rq, p);
8258
8259         local_irq_enable();
8260
8261         return 0;
8262 }
8263
8264 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8265 {
8266         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8267 }
8268
8269 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8270 /*
8271  * idle load balancing details
8272  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8273  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8274  *   load balancing for all the idle CPUs.
8275  */
8276 static struct {
8277         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8278         atomic_t nr_cpus;
8279         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8280 } nohz ____cacheline_aligned;
8281
8282 static inline int find_new_ilb(void)
8283 {
8284         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8285
8286         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8287                 return ilb;
8288
8289         return nr_cpu_ids;
8290 }
8291
8292 /*
8293  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8294  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8295  * CPU (if there is one).
8296  */
8297 static void nohz_balancer_kick(void)
8298 {
8299         int ilb_cpu;
8300
8301         nohz.next_balance++;
8302
8303         ilb_cpu = find_new_ilb();
8304
8305         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8306                 return;
8307
8308         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8309                 return;
8310         /*
8311          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8312          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8313          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8314          * will be run before returning from the IPI.
8315          */
8316         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8317         return;
8318 }
8319
8320 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8321 {
8322         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8323                 /*
8324                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8325                  */
8326                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8327                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8328                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8329                 }
8330                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8331         }
8332 }
8333
8334 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8335 {
8336         struct sched_domain *sd;
8337         int cpu = smp_processor_id();
8338
8339         rcu_read_lock();
8340         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8341
8342         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8343                 goto unlock;
8344         sd->nohz_idle = 0;
8345
8346         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8347 unlock:
8348         rcu_read_unlock();
8349 }
8350
8351 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8352 {
8353         struct sched_domain *sd;
8354         int cpu = smp_processor_id();
8355
8356         rcu_read_lock();
8357         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8358
8359         if (!sd || sd->nohz_idle)
8360                 goto unlock;
8361         sd->nohz_idle = 1;
8362
8363         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8364 unlock:
8365         rcu_read_unlock();
8366 }
8367
8368 /*
8369  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8370  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8371  */
8372 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8373 {
8374         /*
8375          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8376          */
8377         if (!cpu_active(cpu))
8378                 return;
8379
8380         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8381                 return;
8382
8383         /*
8384          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8385          */
8386         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8387                 return;
8388
8389         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8390         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8391         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8392 }
8393
8394 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8395                                         unsigned long action, void *hcpu)
8396 {
8397         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8398         case CPU_DYING:
8399                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8400                 return NOTIFY_OK;
8401         default:
8402                 return NOTIFY_DONE;
8403         }
8404 }
8405 #endif
8406
8407 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8408
8409 /*
8410  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8411  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8412  */
8413 void update_max_interval(void)
8414 {
8415         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8416 }
8417
8418 /*
8419  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8420  * and initiates a balancing operation if so.
8421  *
8422  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8423  */
8424 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8425 {
8426         int continue_balancing = 1;
8427         int cpu = rq->cpu;
8428         unsigned long interval;
8429         struct sched_domain *sd;
8430         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8431         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8432         int update_next_balance = 0;
8433         int need_serialize, need_decay = 0;
8434         u64 max_cost = 0;
8435
8436         update_blocked_averages(cpu);
8437
8438         rcu_read_lock();
8439         for_each_domain(cpu, sd) {
8440                 /*
8441                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8442                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8443                  */
8444                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8445                         sd->max_newidle_lb_cost =
8446                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8447                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8448                         need_decay = 1;
8449                 }
8450                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8451
8452                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8453                         continue;
8454
8455                 /*
8456                  * Stop the load balance at this level. There is another
8457                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8458                  * actively.
8459                  */
8460                 if (!continue_balancing) {
8461                         if (need_decay)
8462                                 continue;
8463                         break;
8464                 }
8465
8466                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8467
8468                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8469                 if (need_serialize) {
8470                         if (!spin_trylock(&balancing))
8471                                 goto out;
8472                 }
8473
8474                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8475                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8476                                 /*
8477                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8478                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8479                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8480                                  */
8481                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8482                         }
8483                         sd->last_balance = jiffies;
8484                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8485                 }
8486                 if (need_serialize)
8487                         spin_unlock(&balancing);
8488 out:
8489                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8490                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8491                         update_next_balance = 1;
8492                 }
8493         }
8494         if (need_decay) {
8495                 /*
8496                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8497                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8498                  */
8499                 rq->max_idle_balance_cost =
8500                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8501         }
8502         rcu_read_unlock();
8503
8504         /*
8505          * next_balance will be updated only when there is a need.
8506          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8507          * updated.
8508          */
8509         if (likely(update_next_balance)) {
8510                 rq->next_balance = next_balance;
8511
8512 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8513                 /*
8514                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8515                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8516                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8517                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8518                  * balance for itself and we need to update the
8519                  * nohz.next_balance accordingly.
8520                  */
8521                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8522                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8523 #endif
8524         }
8525 }
8526
8527 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8528 /*
8529  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8530  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8531  */
8532 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8533 {
8534         int this_cpu = this_rq->cpu;
8535         struct rq *rq;
8536         int balance_cpu;
8537         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8538         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8539         int update_next_balance = 0;
8540
8541         if (idle != CPU_IDLE ||
8542             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8543                 goto end;
8544
8545         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8546                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8547                         continue;
8548
8549                 /*
8550                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8551                  * work being done for other cpus. Next load
8552                  * balancing owner will pick it up.
8553                  */
8554                 if (need_resched())
8555                         break;
8556
8557                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8558
8559                 /*
8560                  * If time for next balance is due,
8561                  * do the balance.
8562                  */
8563                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8564                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8565                         update_rq_clock(rq);
8566                         update_idle_cpu_load(rq);
8567                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8568                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8569                 }
8570
8571                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8572                         next_balance = rq->next_balance;
8573                         update_next_balance = 1;
8574                 }
8575         }
8576
8577         /*
8578          * next_balance will be updated only when there is a need.
8579          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8580          * updated.
8581          */
8582         if (likely(update_next_balance))
8583                 nohz.next_balance = next_balance;
8584 end:
8585         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8586 }
8587
8588 /*
8589  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8590  * of an idle cpu in the system.
8591  *   - This rq has more than one task.
8592  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8593  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8594  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8595  *     multiple busy cpu.
8596  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8597  *     domain span are idle.
8598  */
8599 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8600 {
8601         unsigned long now = jiffies;
8602         struct sched_domain *sd;
8603         struct sched_group_capacity *sgc;
8604         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8605         bool kick = false;
8606
8607         if (unlikely(rq->idle_balance))
8608                 return false;
8609
8610        /*
8611         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8612         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8613         */
8614         set_cpu_sd_state_busy();
8615         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8616
8617         /*
8618          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8619          * balancing.
8620          */
8621         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8622                 return false;
8623
8624         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8625                 return false;
8626
8627         if (rq->nr_running >= 2 &&
8628             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8629                 return true;
8630
8631         rcu_read_lock();
8632         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8633         if (sd && !energy_aware()) {
8634                 sgc = sd->groups->sgc;
8635                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8636
8637                 if (nr_busy > 1) {
8638                         kick = true;
8639                         goto unlock;
8640                 }
8641
8642         }
8643
8644         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8645         if (sd) {
8646                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8647                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8648                         kick = true;
8649                         goto unlock;
8650                 }
8651         }
8652
8653         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8654         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8655                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8656                 kick = true;
8657                 goto unlock;
8658         }
8659
8660 unlock:
8661         rcu_read_unlock();
8662         return kick;
8663 }
8664 #else
8665 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8666 #endif
8667
8668 /*
8669  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8670  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8671  */
8672 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8673 {
8674         struct rq *this_rq = this_rq();
8675         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8676                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8677
8678         /*
8679          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8680          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8681          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8682          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8683          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8684          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8685          */
8686         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8687         rebalance_domains(this_rq, idle);
8688 }
8689
8690 /*
8691  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8692  */
8693 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8694 {
8695         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8696         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8697                 return;
8698
8699         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8700                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8701 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8702         if (nohz_kick_needed(rq))
8703                 nohz_balancer_kick();
8704 #endif
8705 }
8706
8707 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8708 {
8709         update_sysctl();
8710
8711         update_runtime_enabled(rq);
8712 }
8713
8714 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8715 {
8716         update_sysctl();
8717
8718         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8719         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8720 }
8721
8722 #endif /* CONFIG_SMP */
8723
8724 /*
8725  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8726  */
8727 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8728 {
8729         struct cfs_rq *cfs_rq;
8730         struct sched_entity *se = &curr->se;
8731
8732         for_each_sched_entity(se) {
8733                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8734                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8735         }
8736
8737         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8738                 task_tick_numa(rq, curr);
8739
8740         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8741                 rq->rd->overutilized = true;
8742
8743         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8744 }
8745
8746 /*
8747  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8748  *  - child not yet on the tasklist
8749  *  - preemption disabled
8750  */
8751 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8752 {
8753         struct cfs_rq *cfs_rq;
8754         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8755         int this_cpu = smp_processor_id();
8756         struct rq *rq = this_rq();
8757         unsigned long flags;
8758
8759         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8760
8761         update_rq_clock(rq);
8762
8763         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8764         curr = cfs_rq->curr;
8765
8766         /*
8767          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8768          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8769          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8770          * of child point to valid ones.
8771          */
8772         rcu_read_lock();
8773         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8774         rcu_read_unlock();
8775
8776         update_curr(cfs_rq);
8777
8778         if (curr)
8779                 se->vruntime = curr->vruntime;
8780         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8781
8782         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8783                 /*
8784                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8785                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8786                  */
8787                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8788                 resched_curr(rq);
8789         }
8790
8791         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8792
8793         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8794 }
8795
8796 /*
8797  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8798  * the current task.
8799  */
8800 static void
8801 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8802 {
8803         if (!task_on_rq_queued(p))
8804                 return;
8805
8806         /*
8807          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8808          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8809          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8810          */
8811         if (rq->curr == p) {
8812                 if (p->prio > oldprio)
8813                         resched_curr(rq);
8814         } else
8815                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8816 }
8817
8818 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8819 {
8820         struct sched_entity *se = &p->se;
8821
8822         /*
8823          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8824          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8825          * vruntime.
8826          */
8827         if (p->on_rq)
8828                 return true;
8829
8830         /*
8831          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8832          * But there are some cases where it has already been normalized:
8833          *
8834          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8835          *   wake_up_new_task().
8836          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8837          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8838          */
8839         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8840                 return true;
8841
8842         return false;
8843 }
8844
8845 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8846 {
8847         struct sched_entity *se = &p->se;
8848         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8849
8850         if (!vruntime_normalized(p)) {
8851                 /*
8852                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8853                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8854                  */
8855                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8856                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8857         }
8858
8859         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8860         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8861 }
8862
8863 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8864 {
8865         struct sched_entity *se = &p->se;
8866         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8867
8868 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8869         /*
8870          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8871          * class maintain depth value), reset depth properly.
8872          */
8873         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8874 #endif
8875
8876         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8877         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8878
8879         if (!vruntime_normalized(p))
8880                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8881 }
8882
8883 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8884 {
8885         detach_task_cfs_rq(p);
8886 }
8887
8888 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8889 {
8890         attach_task_cfs_rq(p);
8891
8892         if (task_on_rq_queued(p)) {
8893                 /*
8894                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8895                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8896                  * if we can still preempt the current task.
8897                  */
8898                 if (rq->curr == p)
8899                         resched_curr(rq);
8900                 else
8901                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8902         }
8903 }
8904
8905 /* Account for a task changing its policy or group.
8906  *
8907  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8908  * migrates between groups/classes.
8909  */
8910 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8911 {
8912         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8913
8914         for_each_sched_entity(se) {
8915                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8916
8917                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8918                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8919                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8920         }
8921 }
8922
8923 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8924 {
8925         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8926         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8927 #ifndef CONFIG_64BIT
8928         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8929 #endif
8930 #ifdef CONFIG_SMP
8931         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8932         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8933 #endif
8934 }
8935
8936 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8937 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8938 {
8939         detach_task_cfs_rq(p);
8940         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8941
8942 #ifdef CONFIG_SMP
8943         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8944         p->se.avg.last_update_time = 0;
8945 #endif
8946         attach_task_cfs_rq(p);
8947 }
8948
8949 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8950 {
8951         int i;
8952
8953         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8954
8955         for_each_possible_cpu(i) {
8956                 if (tg->cfs_rq)
8957                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8958                 if (tg->se) {
8959                         if (tg->se[i])
8960                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8961                         kfree(tg->se[i]);
8962                 }
8963         }
8964
8965         kfree(tg->cfs_rq);
8966         kfree(tg->se);
8967 }
8968
8969 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8970 {
8971         struct cfs_rq *cfs_rq;
8972         struct sched_entity *se;
8973         int i;
8974
8975         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8976         if (!tg->cfs_rq)
8977                 goto err;
8978         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8979         if (!tg->se)
8980                 goto err;
8981
8982         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8983
8984         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8985
8986         for_each_possible_cpu(i) {
8987                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8988                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8989                 if (!cfs_rq)
8990                         goto err;
8991
8992                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8993                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8994                 if (!se)
8995                         goto err_free_rq;
8996
8997                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8998                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8999                 init_entity_runnable_average(se);
9000         }
9001
9002         return 1;
9003
9004 err_free_rq:
9005         kfree(cfs_rq);
9006 err:
9007         return 0;
9008 }
9009
9010 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
9011 {
9012         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9013         unsigned long flags;
9014
9015         /*
9016         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9017         * check on_list without danger of it being re-added.
9018         */
9019         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9020                 return;
9021
9022         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9023         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9024         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9025 }
9026
9027 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9028                         struct sched_entity *se, int cpu,
9029                         struct sched_entity *parent)
9030 {
9031         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9032
9033         cfs_rq->tg = tg;
9034         cfs_rq->rq = rq;
9035         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9036
9037         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9038         tg->se[cpu] = se;
9039
9040         /* se could be NULL for root_task_group */
9041         if (!se)
9042                 return;
9043
9044         if (!parent) {
9045                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9046                 se->depth = 0;
9047         } else {
9048                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9049                 se->depth = parent->depth + 1;
9050         }
9051
9052         se->my_q = cfs_rq;
9053         /* guarantee group entities always have weight */
9054         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9055         se->parent = parent;
9056 }
9057
9058 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9059
9060 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9061 {
9062         int i;
9063         unsigned long flags;
9064
9065         /*
9066          * We can't change the weight of the root cgroup.
9067          */
9068         if (!tg->se[0])
9069                 return -EINVAL;
9070
9071         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9072
9073         mutex_lock(&shares_mutex);
9074         if (tg->shares == shares)
9075                 goto done;
9076
9077         tg->shares = shares;
9078         for_each_possible_cpu(i) {
9079                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9080                 struct sched_entity *se;
9081
9082                 se = tg->se[i];
9083                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9084                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9085
9086                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9087                 update_rq_clock(rq);
9088                 for_each_sched_entity(se)
9089                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9090                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9091         }
9092
9093 done:
9094         mutex_unlock(&shares_mutex);
9095         return 0;
9096 }
9097 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9098
9099 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9100
9101 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9102 {
9103         return 1;
9104 }
9105
9106 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9107
9108 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9109
9110
9111 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9112 {
9113         struct sched_entity *se = &task->se;
9114         unsigned int rr_interval = 0;
9115
9116         /*
9117          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9118          * idle runqueue:
9119          */
9120         if (rq->cfs.load.weight)
9121                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9122
9123         return rr_interval;
9124 }
9125
9126 /*
9127  * All the scheduling class methods:
9128  */
9129 const struct sched_class fair_sched_class = {
9130         .next                   = &idle_sched_class,
9131         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9132         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9133         .yield_task             = yield_task_fair,
9134         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9135
9136         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9137
9138         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9139         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9140
9141 #ifdef CONFIG_SMP
9142         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9143         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9144
9145         .rq_online              = rq_online_fair,
9146         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9147
9148         .task_waking            = task_waking_fair,
9149         .task_dead              = task_dead_fair,
9150         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9151 #endif
9152
9153         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9154         .task_tick              = task_tick_fair,
9155         .task_fork              = task_fork_fair,
9156
9157         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9158         .switched_from          = switched_from_fair,
9159         .switched_to            = switched_to_fair,
9160
9161         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9162
9163         .update_curr            = update_curr_fair,
9164
9165 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9166         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9167 #endif
9168 };
9169
9170 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9171 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9172 {
9173         struct cfs_rq *cfs_rq;
9174
9175         rcu_read_lock();
9176         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9177                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9178         rcu_read_unlock();
9179 }
9180
9181 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9182 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9183 {
9184         int node;
9185         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9186
9187         for_each_online_node(node) {
9188                 if (p->numa_faults) {
9189                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9190                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9191                 }
9192                 if (p->numa_group) {
9193                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9194                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9195                 }
9196                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9197         }
9198 }
9199 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9200 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9201
9202 __init void init_sched_fair_class(void)
9203 {
9204 #ifdef CONFIG_SMP
9205         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9206
9207 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9208         nohz.next_balance = jiffies;
9209         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9210         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9211 #endif
9212 #endif /* SMP */
9213
9214 }