sched/fair: cpufreq_sched triggers for load balancing
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 #else
693 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 /*
699  * Update the current task's runtime statistics.
700  */
701 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
702 {
703         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
704         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
705         u64 delta_exec;
706
707         if (unlikely(!curr))
708                 return;
709
710         delta_exec = now - curr->exec_start;
711         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
712                 return;
713
714         curr->exec_start = now;
715
716         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
717                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
718
719         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
720         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
721
722         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
723         update_min_vruntime(cfs_rq);
724
725         if (entity_is_task(curr)) {
726                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
727
728                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
729                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
730                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
731         }
732
733         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
734 }
735
736 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
737 {
738         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
739 }
740
741 static inline void
742 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
743 {
744         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
745 }
746
747 /*
748  * Task is being enqueued - update stats:
749  */
750 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
751 {
752         /*
753          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
754          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
755          */
756         if (se != cfs_rq->curr)
757                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
758 }
759
760 static void
761 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
762 {
763         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
764                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
765         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
766         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
767                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
768 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
769         if (entity_is_task(se)) {
770                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
771                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
772         }
773 #endif
774         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
775 }
776
777 static inline void
778 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
779 {
780         /*
781          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
782          * waiting task:
783          */
784         if (se != cfs_rq->curr)
785                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
786 }
787
788 /*
789  * We are picking a new current task - update its stats:
790  */
791 static inline void
792 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
793 {
794         /*
795          * We are starting a new run period:
796          */
797         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
798 }
799
800 /**************************************************
801  * Scheduling class queueing methods:
802  */
803
804 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
805 /*
806  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
807  * calculated based on the tasks virtual memory size and
808  * numa_balancing_scan_size.
809  */
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
812
813 /* Portion of address space to scan in MB */
814 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
815
816 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
817 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
818
819 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
820 {
821         unsigned long rss = 0;
822         unsigned long nr_scan_pages;
823
824         /*
825          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
826          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
827          * on resident pages
828          */
829         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
830         rss = get_mm_rss(p->mm);
831         if (!rss)
832                 rss = nr_scan_pages;
833
834         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
835         return rss / nr_scan_pages;
836 }
837
838 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
839 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
840
841 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
842 {
843         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
844         unsigned int scan, floor;
845         unsigned int windows = 1;
846
847         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
848                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
849         floor = 1000 / windows;
850
851         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
852         return max_t(unsigned int, floor, scan);
853 }
854
855 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
856 {
857         unsigned int smin = task_scan_min(p);
858         unsigned int smax;
859
860         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
861         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
862         return max(smin, smax);
863 }
864
865 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
866 {
867         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
868         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
869 }
870
871 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
872 {
873         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
874         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
875 }
876
877 struct numa_group {
878         atomic_t refcount;
879
880         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
881         int nr_tasks;
882         pid_t gid;
883
884         struct rcu_head rcu;
885         nodemask_t active_nodes;
886         unsigned long total_faults;
887         /*
888          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
889          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
890          * more by CPU use than by memory faults.
891          */
892         unsigned long *faults_cpu;
893         unsigned long faults[0];
894 };
895
896 /* Shared or private faults. */
897 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
898
899 /* Memory and CPU locality */
900 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
901
902 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
903 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
904
905 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
906 {
907         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
908 }
909
910 /*
911  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
912  * occupy the first half of the array. The second half of the
913  * array is for current counters, which are averaged into the
914  * first set by task_numa_placement.
915  */
916 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
917 {
918         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
919 }
920
921 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
922 {
923         if (!p->numa_faults)
924                 return 0;
925
926         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
927                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
928 }
929
930 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
931 {
932         if (!p->numa_group)
933                 return 0;
934
935         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
936                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
937 }
938
939 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
940 {
941         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
942                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
943 }
944
945 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
946 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
947                                         int maxdist, bool task)
948 {
949         unsigned long score = 0;
950         int node;
951
952         /*
953          * All nodes are directly connected, and the same distance
954          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
955          */
956         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
957                 return 0;
958
959         /*
960          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
961          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
962          */
963         for_each_online_node(node) {
964                 unsigned long faults;
965                 int dist = node_distance(nid, node);
966
967                 /*
968                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
969                  * for placement; nid was already counted.
970                  */
971                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
972                         continue;
973
974                 /*
975                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
976                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
977                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
978                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
979                  * of each group. Skip other nodes.
980                  */
981                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
982                                         dist > maxdist)
983                         continue;
984
985                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
986                 if (task)
987                         faults = task_faults(p, node);
988                 else
989                         faults = group_faults(p, node);
990
991                 /*
992                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
993                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
994                  * directly connected bounce traffic through intermediate
995                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
996                  * The further away a node is, the less the faults count.
997                  * This seems to result in good task placement.
998                  */
999                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1000                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1001                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1002                 }
1003
1004                 score += faults;
1005         }
1006
1007         return score;
1008 }
1009
1010 /*
1011  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1012  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1013  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1014  * evenly spread out between numa nodes.
1015  */
1016 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1017                                         int dist)
1018 {
1019         unsigned long faults, total_faults;
1020
1021         if (!p->numa_faults)
1022                 return 0;
1023
1024         total_faults = p->total_numa_faults;
1025
1026         if (!total_faults)
1027                 return 0;
1028
1029         faults = task_faults(p, nid);
1030         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1031
1032         return 1000 * faults / total_faults;
1033 }
1034
1035 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1036                                          int dist)
1037 {
1038         unsigned long faults, total_faults;
1039
1040         if (!p->numa_group)
1041                 return 0;
1042
1043         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1044
1045         if (!total_faults)
1046                 return 0;
1047
1048         faults = group_faults(p, nid);
1049         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1050
1051         return 1000 * faults / total_faults;
1052 }
1053
1054 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1055                                 int src_nid, int dst_cpu)
1056 {
1057         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1058         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1059         int last_cpupid, this_cpupid;
1060
1061         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1062
1063         /*
1064          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1065          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1066          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1067          *
1068          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1069          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1070          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1071          *
1072          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1073          * same result twice in a row, given these samples are fully
1074          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1075          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1076          *
1077          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1078          * act on an unlikely task<->page relation.
1079          */
1080         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1081         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1082                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1083                 return false;
1084
1085         /* Always allow migrate on private faults */
1086         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1087                 return true;
1088
1089         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1090         if (!ng)
1091                 return true;
1092
1093         /*
1094          * Do not migrate if the destination is not a node that
1095          * is actively used by this numa group.
1096          */
1097         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1098                 return false;
1099
1100         /*
1101          * Source is a node that is not actively used by this
1102          * numa group, while the destination is. Migrate.
1103          */
1104         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1105                 return true;
1106
1107         /*
1108          * Both source and destination are nodes in active
1109          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1110          * by migrating from more heavily used groups, to less
1111          * heavily used ones, spreading the load around.
1112          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1113          */
1114         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1115 }
1116
1117 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1118 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1120 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1121 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1122
1123 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1124 struct numa_stats {
1125         unsigned long nr_running;
1126         unsigned long load;
1127
1128         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1129         unsigned long compute_capacity;
1130
1131         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1132         unsigned long task_capacity;
1133         int has_free_capacity;
1134 };
1135
1136 /*
1137  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1138  */
1139 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1140 {
1141         int smt, cpu, cpus = 0;
1142         unsigned long capacity;
1143
1144         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1145         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1146                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1147
1148                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1149                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1150                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1151
1152                 cpus++;
1153         }
1154
1155         /*
1156          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1157          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1158          * not find this node attractive.
1159          *
1160          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1161          * imbalance and bail there.
1162          */
1163         if (!cpus)
1164                 return;
1165
1166         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1167         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1168         capacity = cpus / smt; /* cores */
1169
1170         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1171                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1172         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1173 }
1174
1175 struct task_numa_env {
1176         struct task_struct *p;
1177
1178         int src_cpu, src_nid;
1179         int dst_cpu, dst_nid;
1180
1181         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1182
1183         int imbalance_pct;
1184         int dist;
1185
1186         struct task_struct *best_task;
1187         long best_imp;
1188         int best_cpu;
1189 };
1190
1191 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1192                              struct task_struct *p, long imp)
1193 {
1194         if (env->best_task)
1195                 put_task_struct(env->best_task);
1196         if (p)
1197                 get_task_struct(p);
1198
1199         env->best_task = p;
1200         env->best_imp = imp;
1201         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1202 }
1203
1204 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1205                                 struct task_numa_env *env)
1206 {
1207         long imb, old_imb;
1208         long orig_src_load, orig_dst_load;
1209         long src_capacity, dst_capacity;
1210
1211         /*
1212          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1213          *
1214          * src_load        dst_load
1215          * ------------ vs ---------
1216          * src_capacity    dst_capacity
1217          */
1218         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1219         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1220
1221         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1222         if (dst_load < src_load)
1223                 swap(dst_load, src_load);
1224
1225         /* Is the difference below the threshold? */
1226         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1227               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1228         if (imb <= 0)
1229                 return false;
1230
1231         /*
1232          * The imbalance is above the allowed threshold.
1233          * Compare it with the old imbalance.
1234          */
1235         orig_src_load = env->src_stats.load;
1236         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1237
1238         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1239                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1240
1241         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1242                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1243
1244         /* Would this change make things worse? */
1245         return (imb > old_imb);
1246 }
1247
1248 /*
1249  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1250  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1251  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1252  * be exchanged with the source task
1253  */
1254 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1255                               long taskimp, long groupimp)
1256 {
1257         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1258         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1259         struct task_struct *cur;
1260         long src_load, dst_load;
1261         long load;
1262         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1263         long moveimp = imp;
1264         int dist = env->dist;
1265
1266         rcu_read_lock();
1267
1268         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1269         cur = dst_rq->curr;
1270         /*
1271          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1272          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1273          * is safe under RCU read lock.
1274          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1275          * put_task_struct() after the last schedule().
1276          */
1277         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1278                 cur = NULL;
1279         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1280
1281         /*
1282          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1283          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1284          */
1285         if (cur == env->p)
1286                 goto unlock;
1287
1288         /*
1289          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1290          * source and destination node. Calculate the total differential for
1291          * the source task and potential destination task. The more negative
1292          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1293          * be incurred if the tasks were swapped.
1294          */
1295         if (cur) {
1296                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1297                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1298                         goto unlock;
1299
1300                 /*
1301                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1302                  * in any group then look only at task weights.
1303                  */
1304                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1305                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1306                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1307                         /*
1308                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1309                          * tasks within a group over tiny differences.
1310                          */
1311                         if (cur->numa_group)
1312                                 imp -= imp/16;
1313                 } else {
1314                         /*
1315                          * Compare the group weights. If a task is all by
1316                          * itself (not part of a group), use the task weight
1317                          * instead.
1318                          */
1319                         if (cur->numa_group)
1320                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1321                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1322                         else
1323                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1324                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1325                 }
1326         }
1327
1328         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1329                 goto unlock;
1330
1331         if (!cur) {
1332                 /* Is there capacity at our destination? */
1333                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1334                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1335                         goto unlock;
1336
1337                 goto balance;
1338         }
1339
1340         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1341         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1342                         dst_rq->nr_running == 1)
1343                 goto assign;
1344
1345         /*
1346          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1347          */
1348 balance:
1349         load = task_h_load(env->p);
1350         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1351         src_load = env->src_stats.load - load;
1352
1353         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1354                 /*
1355                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1356                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1357                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1358                  * so an actually idle CPU will win.
1359                  */
1360                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1361                         imp = moveimp - 1;
1362                         cur = NULL;
1363                         goto assign;
1364                 }
1365         }
1366
1367         if (imp <= env->best_imp)
1368                 goto unlock;
1369
1370         if (cur) {
1371                 load = task_h_load(cur);
1372                 dst_load -= load;
1373                 src_load += load;
1374         }
1375
1376         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1377                 goto unlock;
1378
1379         /*
1380          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1381          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1382          */
1383         if (!cur)
1384                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1385
1386 assign:
1387         task_numa_assign(env, cur, imp);
1388 unlock:
1389         rcu_read_unlock();
1390 }
1391
1392 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1393                                 long taskimp, long groupimp)
1394 {
1395         int cpu;
1396
1397         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1398                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1399                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1400                         continue;
1401
1402                 env->dst_cpu = cpu;
1403                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1404         }
1405 }
1406
1407 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1408 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1409 {
1410         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1411         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1412
1413         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1414                 return false;
1415
1416         /*
1417          * Only consider a task move if the source has a higher load
1418          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1419          *
1420          *      src->load                dst->load
1421          * --------------------- vs ---------------------
1422          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1423          */
1424         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1425
1426             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1427                 return true;
1428
1429         return false;
1430 }
1431
1432 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1433 {
1434         struct task_numa_env env = {
1435                 .p = p,
1436
1437                 .src_cpu = task_cpu(p),
1438                 .src_nid = task_node(p),
1439
1440                 .imbalance_pct = 112,
1441
1442                 .best_task = NULL,
1443                 .best_imp = 0,
1444                 .best_cpu = -1
1445         };
1446         struct sched_domain *sd;
1447         unsigned long taskweight, groupweight;
1448         int nid, ret, dist;
1449         long taskimp, groupimp;
1450
1451         /*
1452          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1453          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1454          *
1455          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1456          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1457          * to satisfy here.
1458          */
1459         rcu_read_lock();
1460         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1461         if (sd)
1462                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1463         rcu_read_unlock();
1464
1465         /*
1466          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1467          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1468          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1469          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1470          */
1471         if (unlikely(!sd)) {
1472                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1473                 return -EINVAL;
1474         }
1475
1476         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1477         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1478         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1480         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1481         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1482         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1483         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1484
1485         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1486         if (numa_has_capacity(&env))
1487                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1488
1489         /*
1490          * Look at other nodes in these cases:
1491          * - there is no space available on the preferred_nid
1492          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1493          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1494          *   we need to check other locations.
1495          */
1496         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1497                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1498                 for_each_online_node(nid) {
1499                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1500                                 continue;
1501
1502                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1503                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1504                                                 dist != env.dist) {
1505                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1507                         }
1508
1509                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1510                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1511                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1512                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1513                                 continue;
1514
1515                         env.dist = dist;
1516                         env.dst_nid = nid;
1517                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1518                         if (numa_has_capacity(&env))
1519                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1520                 }
1521         }
1522
1523         /*
1524          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1525          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1526          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1527          * settle down.
1528          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1529          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1530          */
1531         if (p->numa_group) {
1532                 if (env.best_cpu == -1)
1533                         nid = env.src_nid;
1534                 else
1535                         nid = env.dst_nid;
1536
1537                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1538                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1539         }
1540
1541         /* No better CPU than the current one was found. */
1542         if (env.best_cpu == -1)
1543                 return -EAGAIN;
1544
1545         /*
1546          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1547          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1548          */
1549         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1550
1551         if (env.best_task == NULL) {
1552                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1553                 if (ret != 0)
1554                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1555                 return ret;
1556         }
1557
1558         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1559         if (ret != 0)
1560                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1561         put_task_struct(env.best_task);
1562         return ret;
1563 }
1564
1565 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1566 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1567 {
1568         unsigned long interval = HZ;
1569
1570         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1571         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1572                 return;
1573
1574         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1575         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1576         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1577
1578         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1579         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1580                 return;
1581
1582         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1583         task_numa_migrate(p);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1588  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1589  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1590  * located.
1591  *
1592  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1593  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1594  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1595  * only removed when they drop below 3/16.
1596  */
1597 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1598 {
1599         unsigned long faults, max_faults = 0;
1600         int nid;
1601
1602         for_each_online_node(nid) {
1603                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1604                 if (faults > max_faults)
1605                         max_faults = faults;
1606         }
1607
1608         for_each_online_node(nid) {
1609                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1610                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1611                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1612                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1613                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1614                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1615         }
1616 }
1617
1618 /*
1619  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1620  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1621  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1622  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1623  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1624  */
1625 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1626 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1627
1628 /*
1629  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1630  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1631  * the page accesses are shared with other processes.
1632  * Otherwise, decrease the scan period.
1633  */
1634 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1635                         unsigned long shared, unsigned long private)
1636 {
1637         unsigned int period_slot;
1638         int ratio;
1639         int diff;
1640
1641         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1642         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1643
1644         /*
1645          * If there were no record hinting faults then either the task is
1646          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1647          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1648          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1649          * node is overloaded. In either case, scan slower
1650          */
1651         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1652                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1653                         p->numa_scan_period << 1);
1654
1655                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1656                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1657
1658                 return;
1659         }
1660
1661         /*
1662          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1663          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1664          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1665          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1666          */
1667         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1668         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1669         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1670                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1671                 if (!slot)
1672                         slot = 1;
1673                 diff = slot * period_slot;
1674         } else {
1675                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1676
1677                 /*
1678                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1679                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1680                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1681                  * speaking the intent is that there is little point
1682                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1683                  * simply bounce migrations uselessly
1684                  */
1685                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1686                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1687         }
1688
1689         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1690                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1691         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1692 }
1693
1694 /*
1695  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1696  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1697  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1698  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1699  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1700  */
1701 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1702 {
1703         u64 runtime, delta, now;
1704         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1705         now = p->se.exec_start;
1706         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1707
1708         if (p->last_task_numa_placement) {
1709                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1710                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1711         } else {
1712                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1713                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1714         }
1715
1716         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1717         p->last_task_numa_placement = now;
1718
1719         return delta;
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1724  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1725  * otherwise workloads might not converge.
1726  */
1727 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1728 {
1729         nodemask_t nodes;
1730         int dist;
1731
1732         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1733         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1734                 return nid;
1735
1736         /*
1737          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1738          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1739          * both the node itself, and on nearby nodes.
1740          */
1741         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1742                 unsigned long score, max_score = 0;
1743                 int node, max_node = nid;
1744
1745                 dist = sched_max_numa_distance;
1746
1747                 for_each_online_node(node) {
1748                         score = group_weight(p, node, dist);
1749                         if (score > max_score) {
1750                                 max_score = score;
1751                                 max_node = node;
1752                         }
1753                 }
1754                 return max_node;
1755         }
1756
1757         /*
1758          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1759          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1760          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1761          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1762          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1763          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1764          * keep the complexity of the search down.
1765          */
1766         nodes = node_online_map;
1767         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1768                 unsigned long max_faults = 0;
1769                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1770                 int a, b;
1771
1772                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1773                 if (!find_numa_distance(dist))
1774                         continue;
1775
1776                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1777                         unsigned long faults = 0;
1778                         nodemask_t this_group;
1779                         nodes_clear(this_group);
1780
1781                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1782                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1783                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1784                                         faults += group_faults(p, b);
1785                                         node_set(b, this_group);
1786                                         node_clear(b, nodes);
1787                                 }
1788                         }
1789
1790                         /* Remember the top group. */
1791                         if (faults > max_faults) {
1792                                 max_faults = faults;
1793                                 max_group = this_group;
1794                                 /*
1795                                  * subtle: at the smallest distance there is
1796                                  * just one node left in each "group", the
1797                                  * winner is the preferred nid.
1798                                  */
1799                                 nid = a;
1800                         }
1801                 }
1802                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1803                 if (!max_faults)
1804                         break;
1805                 nodes = max_group;
1806         }
1807         return nid;
1808 }
1809
1810 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1811 {
1812         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1813         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1814         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1815         unsigned long total_faults;
1816         u64 runtime, period;
1817         spinlock_t *group_lock = NULL;
1818
1819         /*
1820          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1821          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1822          * that the field is read in a single access:
1823          */
1824         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1825         if (p->numa_scan_seq == seq)
1826                 return;
1827         p->numa_scan_seq = seq;
1828         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1829
1830         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1831                        p->numa_faults_locality[1];
1832         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1833
1834         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1835         if (p->numa_group) {
1836                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1837                 spin_lock_irq(group_lock);
1838         }
1839
1840         /* Find the node with the highest number of faults */
1841         for_each_online_node(nid) {
1842                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1843                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1844                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1845                 int priv;
1846
1847                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1848                         long diff, f_diff, f_weight;
1849
1850                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1851                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1852                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1853                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1854
1855                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1856                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1857                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1858                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1859
1860                         /*
1861                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1862                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1863                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1864                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1865                          * faults are less important.
1866                          */
1867                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1868                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1869                                    (total_faults + 1);
1870                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1871                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1872
1873                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1874                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1875                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1876                         p->total_numa_faults += diff;
1877                         if (p->numa_group) {
1878                                 /*
1879                                  * safe because we can only change our own group
1880                                  *
1881                                  * mem_idx represents the offset for a given
1882                                  * nid and priv in a specific region because it
1883                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1884                                  */
1885                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1886                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1887                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1888                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1889                         }
1890                 }
1891
1892                 if (faults > max_faults) {
1893                         max_faults = faults;
1894                         max_nid = nid;
1895                 }
1896
1897                 if (group_faults > max_group_faults) {
1898                         max_group_faults = group_faults;
1899                         max_group_nid = nid;
1900                 }
1901         }
1902
1903         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1904
1905         if (p->numa_group) {
1906                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1907                 spin_unlock_irq(group_lock);
1908                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1909         }
1910
1911         if (max_faults) {
1912                 /* Set the new preferred node */
1913                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1914                         sched_setnuma(p, max_nid);
1915
1916                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1917                         numa_migrate_preferred(p);
1918         }
1919 }
1920
1921 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1922 {
1923         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1924 }
1925
1926 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1927 {
1928         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1929                 kfree_rcu(grp, rcu);
1930 }
1931
1932 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1933                         int *priv)
1934 {
1935         struct numa_group *grp, *my_grp;
1936         struct task_struct *tsk;
1937         bool join = false;
1938         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1939         int i;
1940
1941         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1942                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1943                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1944
1945                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1946                 if (!grp)
1947                         return;
1948
1949                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1950                 spin_lock_init(&grp->lock);
1951                 grp->gid = p->pid;
1952                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1953                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1954                                                 nr_node_ids;
1955
1956                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1957
1958                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1959                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1960
1961                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1962
1963                 grp->nr_tasks++;
1964                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1965         }
1966
1967         rcu_read_lock();
1968         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1969
1970         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1971                 goto no_join;
1972
1973         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1974         if (!grp)
1975                 goto no_join;
1976
1977         my_grp = p->numa_group;
1978         if (grp == my_grp)
1979                 goto no_join;
1980
1981         /*
1982          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1983          * the other task will join us.
1984          */
1985         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1986                 goto no_join;
1987
1988         /*
1989          * Tie-break on the grp address.
1990          */
1991         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1992                 goto no_join;
1993
1994         /* Always join threads in the same process. */
1995         if (tsk->mm == current->mm)
1996                 join = true;
1997
1998         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1999         if (flags & TNF_SHARED)
2000                 join = true;
2001
2002         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2003         *priv = !join;
2004
2005         if (join && !get_numa_group(grp))
2006                 goto no_join;
2007
2008         rcu_read_unlock();
2009
2010         if (!join)
2011                 return;
2012
2013         BUG_ON(irqs_disabled());
2014         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2015
2016         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2017                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2018                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2019         }
2020         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2021         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2022
2023         my_grp->nr_tasks--;
2024         grp->nr_tasks++;
2025
2026         spin_unlock(&my_grp->lock);
2027         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2028
2029         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2030
2031         put_numa_group(my_grp);
2032         return;
2033
2034 no_join:
2035         rcu_read_unlock();
2036         return;
2037 }
2038
2039 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2040 {
2041         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2042         void *numa_faults = p->numa_faults;
2043         unsigned long flags;
2044         int i;
2045
2046         if (grp) {
2047                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2048                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2049                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2050                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2051
2052                 grp->nr_tasks--;
2053                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2054                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2055                 put_numa_group(grp);
2056         }
2057
2058         p->numa_faults = NULL;
2059         kfree(numa_faults);
2060 }
2061
2062 /*
2063  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2064  */
2065 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2066 {
2067         struct task_struct *p = current;
2068         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2069         int cpu_node = task_node(current);
2070         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2071         int priv;
2072
2073         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2074                 return;
2075
2076         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2077         if (!p->mm)
2078                 return;
2079
2080         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2081         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2082                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2083                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2084
2085                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2086                 if (!p->numa_faults)
2087                         return;
2088
2089                 p->total_numa_faults = 0;
2090                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2091         }
2092
2093         /*
2094          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2095          * to be private if the accessing pid has not changed
2096          */
2097         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2098                 priv = 1;
2099         } else {
2100                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2101                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2102                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2103         }
2104
2105         /*
2106          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2107          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2108          * actively using should be counted as local. This allows the
2109          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2110          */
2111         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2112                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2113                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2114                 local = 1;
2115
2116         task_numa_placement(p);
2117
2118         /*
2119          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2120          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2121          */
2122         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2123                 numa_migrate_preferred(p);
2124
2125         if (migrated)
2126                 p->numa_pages_migrated += pages;
2127         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2128                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2129
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2132         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2133 }
2134
2135 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2136 {
2137         /*
2138          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2139          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2140          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2141          * much of an issue though, since this is just used for
2142          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2143          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2144          */
2145         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2146         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2147 }
2148
2149 /*
2150  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2151  * Triggered from task_tick_numa().
2152  */
2153 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2154 {
2155         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2156         struct task_struct *p = current;
2157         struct mm_struct *mm = p->mm;
2158         struct vm_area_struct *vma;
2159         unsigned long start, end;
2160         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2161         long pages, virtpages;
2162
2163         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2164
2165         work->next = work; /* protect against double add */
2166         /*
2167          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2168          *
2169          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2170          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2171          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2172          * work.
2173          */
2174         if (p->flags & PF_EXITING)
2175                 return;
2176
2177         if (!mm->numa_next_scan) {
2178                 mm->numa_next_scan = now +
2179                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2180         }
2181
2182         /*
2183          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2184          */
2185         migrate = mm->numa_next_scan;
2186         if (time_before(now, migrate))
2187                 return;
2188
2189         if (p->numa_scan_period == 0) {
2190                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2191                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2192         }
2193
2194         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2195         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2196                 return;
2197
2198         /*
2199          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2200          * the next time around.
2201          */
2202         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2203
2204         start = mm->numa_scan_offset;
2205         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2206         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2207         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2208         if (!pages)
2209                 return;
2210
2211
2212         down_read(&mm->mmap_sem);
2213         vma = find_vma(mm, start);
2214         if (!vma) {
2215                 reset_ptenuma_scan(p);
2216                 start = 0;
2217                 vma = mm->mmap;
2218         }
2219         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2220                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2221                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2222                         continue;
2223                 }
2224
2225                 /*
2226                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2227                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2228                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2229                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2230                  */
2231                 if (!vma->vm_mm ||
2232                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2233                         continue;
2234
2235                 /*
2236                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2237                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2238                  */
2239                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2240                         continue;
2241
2242                 do {
2243                         start = max(start, vma->vm_start);
2244                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2245                         end = min(end, vma->vm_end);
2246                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2247
2248                         /*
2249                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2250                          * hpages that have at least one present PTE that
2251                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2252                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2253                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2254                          * areas faster.
2255                          */
2256                         if (nr_pte_updates)
2257                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2258                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2259
2260                         start = end;
2261                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2262                                 goto out;
2263
2264                         cond_resched();
2265                 } while (end != vma->vm_end);
2266         }
2267
2268 out:
2269         /*
2270          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2271          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2272          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2273          * scanner to the start so check it now.
2274          */
2275         if (vma)
2276                 mm->numa_scan_offset = start;
2277         else
2278                 reset_ptenuma_scan(p);
2279         up_read(&mm->mmap_sem);
2280 }
2281
2282 /*
2283  * Drive the periodic memory faults..
2284  */
2285 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2286 {
2287         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2288         u64 period, now;
2289
2290         /*
2291          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2292          */
2293         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2294                 return;
2295
2296         /*
2297          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2298          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2299          * task needs to have done some actual work before we bother with
2300          * NUMA placement.
2301          */
2302         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2303         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2304
2305         if (now > curr->node_stamp + period) {
2306                 if (!curr->node_stamp)
2307                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2308                 curr->node_stamp += period;
2309
2310                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2311                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2312                         task_work_add(curr, work, true);
2313                 }
2314         }
2315 }
2316 #else
2317 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2318 {
2319 }
2320
2321 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2322 {
2323 }
2324
2325 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2326 {
2327 }
2328 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2329
2330 static void
2331 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2332 {
2333         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2334         if (!parent_entity(se))
2335                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2336 #ifdef CONFIG_SMP
2337         if (entity_is_task(se)) {
2338                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2339
2340                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2341                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2342         }
2343 #endif
2344         cfs_rq->nr_running++;
2345 }
2346
2347 static void
2348 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2349 {
2350         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2351         if (!parent_entity(se))
2352                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2353         if (entity_is_task(se)) {
2354                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2355                 list_del_init(&se->group_node);
2356         }
2357         cfs_rq->nr_running--;
2358 }
2359
2360 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2361 # ifdef CONFIG_SMP
2362 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2363 {
2364         long tg_weight;
2365
2366         /*
2367          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2368          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2369          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2370          */
2371         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2372         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2373         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2374
2375         return tg_weight;
2376 }
2377
2378 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2379 {
2380         long tg_weight, load, shares;
2381
2382         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2383         load = cfs_rq->load.weight;
2384
2385         shares = (tg->shares * load);
2386         if (tg_weight)
2387                 shares /= tg_weight;
2388
2389         if (shares < MIN_SHARES)
2390                 shares = MIN_SHARES;
2391         if (shares > tg->shares)
2392                 shares = tg->shares;
2393
2394         return shares;
2395 }
2396 # else /* CONFIG_SMP */
2397 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2398 {
2399         return tg->shares;
2400 }
2401 # endif /* CONFIG_SMP */
2402 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2403                             unsigned long weight)
2404 {
2405         if (se->on_rq) {
2406                 /* commit outstanding execution time */
2407                 if (cfs_rq->curr == se)
2408                         update_curr(cfs_rq);
2409                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2410         }
2411
2412         update_load_set(&se->load, weight);
2413
2414         if (se->on_rq)
2415                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2416 }
2417
2418 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2419
2420 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2421 {
2422         struct task_group *tg;
2423         struct sched_entity *se;
2424         long shares;
2425
2426         tg = cfs_rq->tg;
2427         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2428         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2429                 return;
2430 #ifndef CONFIG_SMP
2431         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2432                 return;
2433 #endif
2434         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2435
2436         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2437 }
2438 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2439 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2440 {
2441 }
2442 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2443
2444 #ifdef CONFIG_SMP
2445 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2446 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2447         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2448         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2449         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2450         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2451         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2452         0x85aac367, 0x82cd8698,
2453 };
2454
2455 /*
2456  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2457  * over-estimates when re-combining.
2458  */
2459 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2460             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2461          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2462         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2463 };
2464
2465 /*
2466  * Approximate:
2467  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2468  */
2469 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2470 {
2471         unsigned int local_n;
2472
2473         if (!n)
2474                 return val;
2475         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2476                 return 0;
2477
2478         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2479         local_n = n;
2480
2481         /*
2482          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2483          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2484          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2485          *
2486          * To achieve constant time decay_load.
2487          */
2488         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2489                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2490                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2491         }
2492
2493         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2494         return val;
2495 }
2496
2497 /*
2498  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2499  * average will be: \Sum 1024*y^n
2500  *
2501  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2502  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2503  */
2504 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2505 {
2506         u32 contrib = 0;
2507
2508         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2509                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2510         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2511                 return LOAD_AVG_MAX;
2512
2513         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2514         do {
2515                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2516                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2517
2518                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2519         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2520
2521         contrib = decay_load(contrib, n);
2522         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2523 }
2524
2525 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2526 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2527 #endif
2528
2529 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2530
2531 /*
2532  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2533  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2534  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2535  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2536  *
2537  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2538  *      p0            p1           p2
2539  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2540  *
2541  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2542  *
2543  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2544  * following representation of historical load:
2545  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2546  *
2547  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2548  *   y^32 = 0.5
2549  *
2550  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2551  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2552  * (u_0).
2553  *
2554  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2555  * sum again by y is sufficient to update:
2556  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2557  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2558  */
2559 static __always_inline int
2560 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2561                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2562 {
2563         u64 delta, scaled_delta, periods;
2564         u32 contrib;
2565         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2566         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2567
2568         delta = now - sa->last_update_time;
2569         /*
2570          * This should only happen when time goes backwards, which it
2571          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2572          */
2573         if ((s64)delta < 0) {
2574                 sa->last_update_time = now;
2575                 return 0;
2576         }
2577
2578         /*
2579          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2580          * approximation of 1us and fast to compute.
2581          */
2582         delta >>= 10;
2583         if (!delta)
2584                 return 0;
2585         sa->last_update_time = now;
2586
2587         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2588         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, 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 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2686 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2687 {
2688         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2689         int decayed, removed = 0;
2690
2691         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2692                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2693                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2694                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2695                 removed = 1;
2696         }
2697
2698         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2699                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2700                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2701                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2702         }
2703
2704         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2705                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2706
2707 #ifndef CONFIG_64BIT
2708         smp_wmb();
2709         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2710 #endif
2711
2712         return decayed || removed;
2713 }
2714
2715 /* Update task and its cfs_rq load average */
2716 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2717 {
2718         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2719         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2720         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2721
2722         /*
2723          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2724          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2725          */
2726         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2727                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2728                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2729
2730         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2731                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2732 }
2733
2734 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2735 {
2736         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2737                 goto skip_aging;
2738
2739         /*
2740          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2741          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2742          */
2743         if (se->avg.last_update_time) {
2744                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2745                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2746
2747                 /*
2748                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2749                  * absent from the fair class for too long.
2750                  */
2751         }
2752
2753 skip_aging:
2754         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2755         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2756         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2757         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2758         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2759 }
2760
2761 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2762 {
2763         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2764                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2765                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2766
2767         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2768         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2769         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2770         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2771 }
2772
2773 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2774 static inline void
2775 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2776 {
2777         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2778         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2779         int migrated, decayed;
2780
2781         migrated = !sa->last_update_time;
2782         if (!migrated) {
2783                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2784                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2785                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2786         }
2787
2788         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2789
2790         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2791         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2792
2793         if (migrated)
2794                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2795
2796         if (decayed || migrated)
2797                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2798 }
2799
2800 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2801 static inline void
2802 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2803 {
2804         update_load_avg(se, 1);
2805
2806         cfs_rq->runnable_load_avg =
2807                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2808         cfs_rq->runnable_load_sum =
2809                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2810 }
2811
2812 #ifndef CONFIG_64BIT
2813 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2814 {
2815         u64 last_update_time_copy;
2816         u64 last_update_time;
2817
2818         do {
2819                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2820                 smp_rmb();
2821                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2822         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2823
2824         return last_update_time;
2825 }
2826 #else
2827 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2828 {
2829         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2830 }
2831 #endif
2832
2833 /*
2834  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2835  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2836  */
2837 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2838 {
2839         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2840         u64 last_update_time;
2841
2842         /*
2843          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2844          * from its (source) cfs_rq
2845          */
2846         if (se->avg.last_update_time == 0)
2847                 return;
2848
2849         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2850
2851         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2852         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2853         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2854 }
2855
2856 /*
2857  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2858  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2859  * be the only way to update the runnable statistic.
2860  */
2861 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2862 {
2863 }
2864
2865 /*
2866  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2867  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2868  * be the only way to update the runnable statistic.
2869  */
2870 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2871 {
2872 }
2873
2874 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2875 {
2876         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2877 }
2878
2879 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2880 {
2881         return cfs_rq->avg.load_avg;
2882 }
2883
2884 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2885
2886 #else /* CONFIG_SMP */
2887
2888 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2889 static inline void
2890 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2891 static inline void
2892 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2893 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2894
2895 static inline void
2896 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2897 static inline void
2898 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2899
2900 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2901 {
2902         return 0;
2903 }
2904
2905 #endif /* CONFIG_SMP */
2906
2907 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2908 {
2909 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2910         struct task_struct *tsk = NULL;
2911
2912         if (entity_is_task(se))
2913                 tsk = task_of(se);
2914
2915         if (se->statistics.sleep_start) {
2916                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2917
2918                 if ((s64)delta < 0)
2919                         delta = 0;
2920
2921                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2922                         se->statistics.sleep_max = delta;
2923
2924                 se->statistics.sleep_start = 0;
2925                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2926
2927                 if (tsk) {
2928                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2929                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2930                 }
2931         }
2932         if (se->statistics.block_start) {
2933                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2934
2935                 if ((s64)delta < 0)
2936                         delta = 0;
2937
2938                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2939                         se->statistics.block_max = delta;
2940
2941                 se->statistics.block_start = 0;
2942                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2943
2944                 if (tsk) {
2945                         if (tsk->in_iowait) {
2946                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2947                                 se->statistics.iowait_count++;
2948                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2949                         }
2950
2951                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2952
2953                         /*
2954                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2955                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2956                          * amount of time that the task spent sleeping:
2957                          */
2958                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2959                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2960                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2961                                                 delta >> 20);
2962                         }
2963                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2964                 }
2965         }
2966 #endif
2967 }
2968
2969 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2970 {
2971 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2972         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2973
2974         if (d < 0)
2975                 d = -d;
2976
2977         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2978                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2979 #endif
2980 }
2981
2982 static void
2983 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2984 {
2985         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2986
2987         /*
2988          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2989          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2990          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2991          * stays open at the end.
2992          */
2993         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2994                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2995
2996         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2997         if (!initial) {
2998                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2999
3000                 /*
3001                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3002                  * for a gentler effect of sleepers:
3003                  */
3004                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3005                         thresh >>= 1;
3006
3007                 vruntime -= thresh;
3008         }
3009
3010         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3011         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3012 }
3013
3014 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3015
3016 static void
3017 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3018 {
3019         /*
3020          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3021          * through calling update_curr().
3022          */
3023         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3024                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3025
3026         /*
3027          * Update run-time statistics of the 'current'.
3028          */
3029         update_curr(cfs_rq);
3030         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3031         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3032         update_cfs_shares(cfs_rq);
3033
3034         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3035                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3036                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3037         }
3038
3039         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3040         check_spread(cfs_rq, se);
3041         if (se != cfs_rq->curr)
3042                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3043         se->on_rq = 1;
3044
3045         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3046                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3047                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3048         }
3049 }
3050
3051 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3052 {
3053         for_each_sched_entity(se) {
3054                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3055                 if (cfs_rq->last != se)
3056                         break;
3057
3058                 cfs_rq->last = NULL;
3059         }
3060 }
3061
3062 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3063 {
3064         for_each_sched_entity(se) {
3065                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3066                 if (cfs_rq->next != se)
3067                         break;
3068
3069                 cfs_rq->next = NULL;
3070         }
3071 }
3072
3073 static void __clear_buddies_skip(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->skip != se)
3078                         break;
3079
3080                 cfs_rq->skip = NULL;
3081         }
3082 }
3083
3084 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3085 {
3086         if (cfs_rq->last == se)
3087                 __clear_buddies_last(se);
3088
3089         if (cfs_rq->next == se)
3090                 __clear_buddies_next(se);
3091
3092         if (cfs_rq->skip == se)
3093                 __clear_buddies_skip(se);
3094 }
3095
3096 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3097
3098 static void
3099 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3100 {
3101         /*
3102          * Update run-time statistics of the 'current'.
3103          */
3104         update_curr(cfs_rq);
3105         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3106
3107         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3108         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3109 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3110                 if (entity_is_task(se)) {
3111                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3112
3113                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3114                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3115                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3116                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3117                 }
3118 #endif
3119         }
3120
3121         clear_buddies(cfs_rq, se);
3122
3123         if (se != cfs_rq->curr)
3124                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3125         se->on_rq = 0;
3126         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3127
3128         /*
3129          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3130          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3131          * movement in our normalized position.
3132          */
3133         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3134                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3135
3136         /* return excess runtime on last dequeue */
3137         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3138
3139         update_min_vruntime(cfs_rq);
3140         update_cfs_shares(cfs_rq);
3141 }
3142
3143 /*
3144  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3145  */
3146 static void
3147 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3148 {
3149         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3150         struct sched_entity *se;
3151         s64 delta;
3152
3153         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3154         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3155         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3156                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3157                 /*
3158                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3159                  * re-elected due to buddy favours.
3160                  */
3161                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3162                 return;
3163         }
3164
3165         /*
3166          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3167          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3168          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3169          */
3170         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3171                 return;
3172
3173         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3174         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3175
3176         if (delta < 0)
3177                 return;
3178
3179         if (delta > ideal_runtime)
3180                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3181 }
3182
3183 static void
3184 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3185 {
3186         /* 'current' is not kept within the tree. */
3187         if (se->on_rq) {
3188                 /*
3189                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3190                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3191                  * runqueue.
3192                  */
3193                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3194                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3195                 update_load_avg(se, 1);
3196         }
3197
3198         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3199         cfs_rq->curr = se;
3200 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3201         /*
3202          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3203          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3204          * when there are only lesser-weight tasks around):
3205          */
3206         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3207                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3208                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3209         }
3210 #endif
3211         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3212 }
3213
3214 static int
3215 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3216
3217 /*
3218  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3219  * 1) keep things fair between processes/task groups
3220  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3221  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3222  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3223  */
3224 static struct sched_entity *
3225 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3226 {
3227         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3228         struct sched_entity *se;
3229
3230         /*
3231          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3232          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3233          */
3234         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3235                 left = curr;
3236
3237         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3238
3239         /*
3240          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3241          * be done without getting too unfair.
3242          */
3243         if (cfs_rq->skip == se) {
3244                 struct sched_entity *second;
3245
3246                 if (se == curr) {
3247                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3248                 } else {
3249                         second = __pick_next_entity(se);
3250                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3251                                 second = curr;
3252                 }
3253
3254                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3255                         se = second;
3256         }
3257
3258         /*
3259          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3260          */
3261         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3262                 se = cfs_rq->last;
3263
3264         /*
3265          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3266          */
3267         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3268                 se = cfs_rq->next;
3269
3270         clear_buddies(cfs_rq, se);
3271
3272         return se;
3273 }
3274
3275 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3276
3277 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3278 {
3279         /*
3280          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3281          * was not called and update_curr() has to be done:
3282          */
3283         if (prev->on_rq)
3284                 update_curr(cfs_rq);
3285
3286         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3287         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3288
3289         check_spread(cfs_rq, prev);
3290         if (prev->on_rq) {
3291                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3292                 /* Put 'current' back into the tree. */
3293                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3294                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3295                 update_load_avg(prev, 0);
3296         }
3297         cfs_rq->curr = NULL;
3298 }
3299
3300 static void
3301 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3302 {
3303         /*
3304          * Update run-time statistics of the 'current'.
3305          */
3306         update_curr(cfs_rq);
3307
3308         /*
3309          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3310          */
3311         update_load_avg(curr, 1);
3312         update_cfs_shares(cfs_rq);
3313
3314 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3315         /*
3316          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3317          * validating it and just reschedule.
3318          */
3319         if (queued) {
3320                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3321                 return;
3322         }
3323         /*
3324          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3325          */
3326         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3327                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3328                 return;
3329 #endif
3330
3331         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3332                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3333 }
3334
3335
3336 /**************************************************
3337  * CFS bandwidth control machinery
3338  */
3339
3340 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3341
3342 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3343 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3344
3345 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3346 {
3347         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3348 }
3349
3350 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3351 {
3352         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3353 }
3354
3355 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3356 {
3357         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3358 }
3359 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3360 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3361 {
3362         return true;
3363 }
3364
3365 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3366 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3367 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3368
3369 /*
3370  * default period for cfs group bandwidth.
3371  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3372  */
3373 static inline u64 default_cfs_period(void)
3374 {
3375         return 100000000ULL;
3376 }
3377
3378 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3379 {
3380         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3381 }
3382
3383 /*
3384  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3385  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3386  * additional synchronization around rq->lock.
3387  *
3388  * requires cfs_b->lock
3389  */
3390 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3391 {
3392         u64 now;
3393
3394         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3395                 return;
3396
3397         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3398         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3399         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3400 }
3401
3402 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3403 {
3404         return &tg->cfs_bandwidth;
3405 }
3406
3407 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3408 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3409 {
3410         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3411                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3412
3413         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3414 }
3415
3416 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3417 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3418 {
3419         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3420         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3421         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3422
3423         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3424         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3425
3426         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3427         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3428                 amount = min_amount;
3429         else {
3430                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3431
3432                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3433                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3434                         cfs_b->runtime -= amount;
3435                         cfs_b->idle = 0;
3436                 }
3437         }
3438         expires = cfs_b->runtime_expires;
3439         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3440
3441         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3442         /*
3443          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3444          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3445          * issued.
3446          */
3447         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3448                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3449
3450         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3451 }
3452
3453 /*
3454  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3455  * fact that rq->clock snapshots this value.
3456  */
3457 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3458 {
3459         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3460
3461         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3462         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3463                 return;
3464
3465         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3466                 return;
3467
3468         /*
3469          * If the local deadline has passed we have to consider the
3470          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3471          * has not truly expired.
3472          *
3473          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3474          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3475          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3476          * exact equality, so a partial write will still work.
3477          */
3478
3479         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3480                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3481                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3482         } else {
3483                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3484                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3485         }
3486 }
3487
3488 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3489 {
3490         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3491         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3492         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3493
3494         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3495                 return;
3496
3497         /*
3498          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3499          * hierarchy can be throttled
3500          */
3501         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3502                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3503 }
3504
3505 static __always_inline
3506 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3507 {
3508         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3509                 return;
3510
3511         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3512 }
3513
3514 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3515 {
3516         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3517 }
3518
3519 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3520 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3521 {
3522         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3523 }
3524
3525 /*
3526  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3527  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3528  * load-balance operations.
3529  */
3530 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3531                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3532 {
3533         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3534
3535         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3536         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3537
3538         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3539                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3540 }
3541
3542 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3543 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3544 {
3545         struct rq *rq = data;
3546         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3547
3548         cfs_rq->throttle_count--;
3549 #ifdef CONFIG_SMP
3550         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3551                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3552                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3553                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3554         }
3555 #endif
3556
3557         return 0;
3558 }
3559
3560 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3561 {
3562         struct rq *rq = data;
3563         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3564
3565         /* group is entering throttled state, stop time */
3566         if (!cfs_rq->throttle_count)
3567                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3568         cfs_rq->throttle_count++;
3569
3570         return 0;
3571 }
3572
3573 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3574 {
3575         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3576         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3577         struct sched_entity *se;
3578         long task_delta, dequeue = 1;
3579         bool empty;
3580
3581         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3582
3583         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3584         rcu_read_lock();
3585         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3586         rcu_read_unlock();
3587
3588         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3589         for_each_sched_entity(se) {
3590                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3591                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3592                 if (!se->on_rq)
3593                         break;
3594
3595                 if (dequeue)
3596                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3597                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3598
3599                 if (qcfs_rq->load.weight)
3600                         dequeue = 0;
3601         }
3602
3603         if (!se)
3604                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3605
3606         cfs_rq->throttled = 1;
3607         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3608         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3609         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3610
3611         /*
3612          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3613          * distribute_cfs_runtime will not see us
3614          */
3615         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3616
3617         /*
3618          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3619          * timer is running.
3620          */
3621         if (empty)
3622                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3623
3624         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3625 }
3626
3627 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3628 {
3629         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3630         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3631         struct sched_entity *se;
3632         int enqueue = 1;
3633         long task_delta;
3634
3635         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3636
3637         cfs_rq->throttled = 0;
3638
3639         update_rq_clock(rq);
3640
3641         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3642         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3643         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3644         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3645
3646         /* update hierarchical throttle state */
3647         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3648
3649         if (!cfs_rq->load.weight)
3650                 return;
3651
3652         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3653         for_each_sched_entity(se) {
3654                 if (se->on_rq)
3655                         enqueue = 0;
3656
3657                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3658                 if (enqueue)
3659                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3660                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3661
3662                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3663                         break;
3664         }
3665
3666         if (!se)
3667                 add_nr_running(rq, task_delta);
3668
3669         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3670         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3671                 resched_curr(rq);
3672 }
3673
3674 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3675                 u64 remaining, u64 expires)
3676 {
3677         struct cfs_rq *cfs_rq;
3678         u64 runtime;
3679         u64 starting_runtime = remaining;
3680
3681         rcu_read_lock();
3682         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3683                                 throttled_list) {
3684                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3685
3686                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3687                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3688                         goto next;
3689
3690                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3691                 if (runtime > remaining)
3692                         runtime = remaining;
3693                 remaining -= runtime;
3694
3695                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3696                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3697
3698                 /* we check whether we're throttled above */
3699                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3700                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3701
3702 next:
3703                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3704
3705                 if (!remaining)
3706                         break;
3707         }
3708         rcu_read_unlock();
3709
3710         return starting_runtime - remaining;
3711 }
3712
3713 /*
3714  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3715  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3716  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3717  * used to track this state.
3718  */
3719 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3720 {
3721         u64 runtime, runtime_expires;
3722         int throttled;
3723
3724         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3725         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3726                 goto out_deactivate;
3727
3728         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3729         cfs_b->nr_periods += overrun;
3730
3731         /*
3732          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3733          * we're going inactive then everything else can be deferred
3734          */
3735         if (cfs_b->idle && !throttled)
3736                 goto out_deactivate;
3737
3738         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3739
3740         if (!throttled) {
3741                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3742                 cfs_b->idle = 1;
3743                 return 0;
3744         }
3745
3746         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3747         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3748
3749         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3750
3751         /*
3752          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3753          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3754          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3755          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3756          * only by limited amounts in that extreme case.
3757          */
3758         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3759                 runtime = cfs_b->runtime;
3760                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3761                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3762                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3763                                                  runtime_expires);
3764                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3765
3766                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3767
3768                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3769         }
3770
3771         /*
3772          * While we are ensured activity in the period following an
3773          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3774          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3775          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3776          */
3777         cfs_b->idle = 0;
3778
3779         return 0;
3780
3781 out_deactivate:
3782         return 1;
3783 }
3784
3785 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3786 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3787 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3788 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3789 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3790 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3791
3792 /*
3793  * Are we near the end of the current quota period?
3794  *
3795  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3796  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3797  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3798  */
3799 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3800 {
3801         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3802         u64 remaining;
3803
3804         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3805         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3806                 return 1;
3807
3808         /* is a quota refresh about to occur? */
3809         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3810         if (remaining < min_expire)
3811                 return 1;
3812
3813         return 0;
3814 }
3815
3816 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3817 {
3818         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3819
3820         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3821         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3822                 return;
3823
3824         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3825                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3826                         HRTIMER_MODE_REL);
3827 }
3828
3829 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3830 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3831 {
3832         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3833         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3834
3835         if (slack_runtime <= 0)
3836                 return;
3837
3838         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3839         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3840             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3841                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3842
3843                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3844                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3845                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3846                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3847         }
3848         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3849
3850         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3851         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3852 }
3853
3854 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3855 {
3856         if (!cfs_bandwidth_used())
3857                 return;
3858
3859         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3860                 return;
3861
3862         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3863 }
3864
3865 /*
3866  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3867  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3868  */
3869 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3870 {
3871         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3872         u64 expires;
3873
3874         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3875         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3876         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3877                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3878                 return;
3879         }
3880
3881         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3882                 runtime = cfs_b->runtime;
3883
3884         expires = cfs_b->runtime_expires;
3885         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3886
3887         if (!runtime)
3888                 return;
3889
3890         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3891
3892         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3893         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3894                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3895         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3896 }
3897
3898 /*
3899  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3900  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3901  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3902  */
3903 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3904 {
3905         if (!cfs_bandwidth_used())
3906                 return;
3907
3908         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3909         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3910                 return;
3911
3912         /* ensure the group is not already throttled */
3913         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3914                 return;
3915
3916         /* update runtime allocation */
3917         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3918         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3919                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3920 }
3921
3922 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3923 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3924 {
3925         if (!cfs_bandwidth_used())
3926                 return false;
3927
3928         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3929                 return false;
3930
3931         /*
3932          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3933          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3934          */
3935         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3936                 return true;
3937
3938         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3939         return true;
3940 }
3941
3942 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3943 {
3944         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3945                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3946
3947         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3948
3949         return HRTIMER_NORESTART;
3950 }
3951
3952 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3953 {
3954         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3955                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3956         int overrun;
3957         int idle = 0;
3958
3959         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3960         for (;;) {
3961                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3962                 if (!overrun)
3963                         break;
3964
3965                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3966         }
3967         if (idle)
3968                 cfs_b->period_active = 0;
3969         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3970
3971         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3972 }
3973
3974 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3975 {
3976         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3977         cfs_b->runtime = 0;
3978         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3979         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3980
3981         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3982         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3983         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3984         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3985         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3986 }
3987
3988 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3989 {
3990         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3991         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3992 }
3993
3994 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3995 {
3996         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3997
3998         if (!cfs_b->period_active) {
3999                 cfs_b->period_active = 1;
4000                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4001                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4002         }
4003 }
4004
4005 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4006 {
4007         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4008         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4009                 return;
4010
4011         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4012         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4013 }
4014
4015 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4016 {
4017         struct cfs_rq *cfs_rq;
4018
4019         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4020                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4021
4022                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4023                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4024                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4025         }
4026 }
4027
4028 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4029 {
4030         struct cfs_rq *cfs_rq;
4031
4032         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4033                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4034                         continue;
4035
4036                 /*
4037                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4038                  * there's some valid quota amount
4039                  */
4040                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4041                 /*
4042                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4043                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4044                  */
4045                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4046
4047                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4048                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4049         }
4050 }
4051
4052 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4053 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4054 {
4055         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4056 }
4057
4058 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4059 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4060 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4061 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4062
4063 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4064 {
4065         return 0;
4066 }
4067
4068 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4069 {
4070         return 0;
4071 }
4072
4073 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4074                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4075 {
4076         return 0;
4077 }
4078
4079 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4080
4081 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4082 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4083 #endif
4084
4085 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4086 {
4087         return NULL;
4088 }
4089 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4090 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4091 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4092
4093 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4094
4095 /**************************************************
4096  * CFS operations on tasks:
4097  */
4098
4099 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4100 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4101 {
4102         struct sched_entity *se = &p->se;
4103         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4104
4105         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4106
4107         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4108                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4109                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4110                 s64 delta = slice - ran;
4111
4112                 if (delta < 0) {
4113                         if (rq->curr == p)
4114                                 resched_curr(rq);
4115                         return;
4116                 }
4117                 hrtick_start(rq, delta);
4118         }
4119 }
4120
4121 /*
4122  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4123  * current task is from our class and nr_running is low enough
4124  * to matter.
4125  */
4126 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4127 {
4128         struct task_struct *curr = rq->curr;
4129
4130         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4131                 return;
4132
4133         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4134                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4135 }
4136 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4137 static inline void
4138 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4139 {
4140 }
4141
4142 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4143 {
4144 }
4145 #endif
4146
4147 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu);
4148 static int cpu_util(int cpu);
4149
4150 static void update_capacity_of(int cpu)
4151 {
4152         unsigned long req_cap;
4153
4154         if (!sched_freq())
4155                 return;
4156
4157         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4158         req_cap = cpu_util(cpu) * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4159         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4160 }
4161
4162 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4163
4164 /*
4165  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4166  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4167  * then put the task into the rbtree:
4168  */
4169 static void
4170 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4171 {
4172         struct cfs_rq *cfs_rq;
4173         struct sched_entity *se = &p->se;
4174         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4175         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4176
4177         for_each_sched_entity(se) {
4178                 if (se->on_rq)
4179                         break;
4180                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4181                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4182
4183                 /*
4184                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4185                  *
4186                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4187                  * post the final h_nr_running increment below.
4188                 */
4189                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4190                         break;
4191                 cfs_rq->h_nr_running++;
4192
4193                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4194         }
4195
4196         for_each_sched_entity(se) {
4197                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4198                 cfs_rq->h_nr_running++;
4199
4200                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4201                         break;
4202
4203                 update_load_avg(se, 1);
4204                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4205         }
4206
4207         if (!se) {
4208                 add_nr_running(rq, 1);
4209                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4210                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4211                         rq->rd->overutilized = true;
4212
4213                 /*
4214                  * We want to potentially trigger a freq switch
4215                  * request only for tasks that are waking up; this is
4216                  * because we get here also during load balancing, but
4217                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4218                  * request after load balancing is done.
4219                  */
4220                 if (task_new || task_wakeup)
4221                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4222         }
4223         hrtick_update(rq);
4224 }
4225
4226 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4227
4228 /*
4229  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4230  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4231  * update the fair scheduling stats:
4232  */
4233 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4234 {
4235         struct cfs_rq *cfs_rq;
4236         struct sched_entity *se = &p->se;
4237         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4238
4239         for_each_sched_entity(se) {
4240                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4241                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4242
4243                 /*
4244                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4245                  *
4246                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4247                  * post the final h_nr_running decrement below.
4248                 */
4249                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4250                         break;
4251                 cfs_rq->h_nr_running--;
4252
4253                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4254                 if (cfs_rq->load.weight) {
4255                         /*
4256                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4257                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4258                          */
4259                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4260                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4261
4262                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4263                         se = parent_entity(se);
4264                         break;
4265                 }
4266                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4267         }
4268
4269         for_each_sched_entity(se) {
4270                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4271                 cfs_rq->h_nr_running--;
4272
4273                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4274                         break;
4275
4276                 update_load_avg(se, 1);
4277                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4278         }
4279
4280         if (!se) {
4281                 sub_nr_running(rq, 1);
4282
4283                 /*
4284                  * We want to potentially trigger a freq switch
4285                  * request only for tasks that are going to sleep;
4286                  * this is because we get here also during load
4287                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4288                  * trigger as single request after load balancing is
4289                  * done.
4290                  */
4291                 if (task_sleep) {
4292                         if (rq->cfs.nr_running)
4293                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4294                         else if (sched_freq())
4295                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4296                 }
4297         }
4298         hrtick_update(rq);
4299 }
4300
4301 #ifdef CONFIG_SMP
4302
4303 /*
4304  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4305  */
4306
4307 /*
4308  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4309  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4310  *
4311  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4312  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4313  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4314  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4315  *
4316  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4317  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4318  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4319  *
4320  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4321  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4322  * particular idx is approximated to be zero.
4323  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4324  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4325  * based on 128 point scale.
4326  * Example:
4327  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4328  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4329  *
4330  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4331  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4332  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4333  */
4334 #define DEGRADE_SHIFT           7
4335 static const unsigned char
4336                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4337 static const unsigned char
4338                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4339                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4340                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4341                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4342                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4343                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4344
4345 /*
4346  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4347  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4348  * adding any new load.
4349  */
4350 static unsigned long
4351 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4352 {
4353         int j = 0;
4354
4355         if (!missed_updates)
4356                 return load;
4357
4358         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4359                 return 0;
4360
4361         if (idx == 1)
4362                 return load >> missed_updates;
4363
4364         while (missed_updates) {
4365                 if (missed_updates % 2)
4366                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4367
4368                 missed_updates >>= 1;
4369                 j++;
4370         }
4371         return load;
4372 }
4373
4374 /*
4375  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4376  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4377  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4378  */
4379 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4380                               unsigned long pending_updates)
4381 {
4382         int i, scale;
4383
4384         this_rq->nr_load_updates++;
4385
4386         /* Update our load: */
4387         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4388         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4389                 unsigned long old_load, new_load;
4390
4391                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4392
4393                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4394                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4395                 new_load = this_load;
4396                 /*
4397                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4398                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4399                  * example.
4400                  */
4401                 if (new_load > old_load)
4402                         new_load += scale - 1;
4403
4404                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4405         }
4406
4407         sched_avg_update(this_rq);
4408 }
4409
4410 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4411 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4412 {
4413         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4414 }
4415
4416 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4417 /*
4418  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4419  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4420  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4421  *
4422  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4423  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4424  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4425  * (tick_nohz_idle_exit).
4426  *
4427  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4428  */
4429
4430 /*
4431  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4432  * idle balance.
4433  */
4434 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4435 {
4436         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4437         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4438         unsigned long pending_updates;
4439
4440         /*
4441          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4442          */
4443         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4444                 return;
4445
4446         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4447         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4448
4449         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4450 }
4451
4452 /*
4453  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4454  */
4455 void update_cpu_load_nohz(void)
4456 {
4457         struct rq *this_rq = this_rq();
4458         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4459         unsigned long pending_updates;
4460
4461         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4462                 return;
4463
4464         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4465         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4466         if (pending_updates) {
4467                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4468                 /*
4469                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4470                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4471                  */
4472                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4473         }
4474         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4475 }
4476 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4477
4478 /*
4479  * Called from scheduler_tick()
4480  */
4481 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4482 {
4483         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4484         /*
4485          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4486          */
4487         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4488         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4489 }
4490
4491 /*
4492  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4493  * according to the scheduling class and "nice" value.
4494  *
4495  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4496  * balance conservatively.
4497  */
4498 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4499 {
4500         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4501         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4502
4503         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4504                 return total;
4505
4506         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4507 }
4508
4509 /*
4510  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4511  * according to the scheduling class and "nice" value.
4512  */
4513 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4514 {
4515         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4516         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4517
4518         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4519                 return total;
4520
4521         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4522 }
4523
4524 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4525 {
4526         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4527 }
4528
4529 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4530 {
4531         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4532 }
4533
4534 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4535 {
4536         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4537         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4538         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4539
4540         if (nr_running)
4541                 return load_avg / nr_running;
4542
4543         return 0;
4544 }
4545
4546 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4547 {
4548         /*
4549          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4550          * about the boundary, really active task won't care
4551          * about the loss.
4552          */
4553         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4554                 current->wakee_flips >>= 1;
4555                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4556         }
4557
4558         if (current->last_wakee != p) {
4559                 current->last_wakee = p;
4560                 current->wakee_flips++;
4561         }
4562 }
4563
4564 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4565 {
4566         struct sched_entity *se = &p->se;
4567         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4568         u64 min_vruntime;
4569
4570 #ifndef CONFIG_64BIT
4571         u64 min_vruntime_copy;
4572
4573         do {
4574                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4575                 smp_rmb();
4576                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4577         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4578 #else
4579         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4580 #endif
4581
4582         se->vruntime -= min_vruntime;
4583         record_wakee(p);
4584 }
4585
4586 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4587 /*
4588  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4589  *
4590  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4591  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4592  * can calculate the shift in shares.
4593  *
4594  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4595  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4596  * total group weight.
4597  *
4598  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4599  * distribution (s_i) using:
4600  *
4601  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4602  *
4603  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4604  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4605  * shares distribution (s_i):
4606  *
4607  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4608  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4609  *
4610  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4611  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4612  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4613  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4614  *
4615  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4616  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4617  *
4618  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4619  *
4620  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4621  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4622  * weight and shares distributions like:
4623  *
4624  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4625  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4626  *
4627  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4628  *
4629  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4630  *
4631  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4632  *
4633  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4634  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4635  * 4/7) times the weight of the group.
4636  */
4637 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4638 {
4639         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4640
4641         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4642                 return wl;
4643
4644         for_each_sched_entity(se) {
4645                 long w, W;
4646
4647                 tg = se->my_q->tg;
4648
4649                 /*
4650                  * W = @wg + \Sum rw_j
4651                  */
4652                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4653
4654                 /*
4655                  * w = rw_i + @wl
4656                  */
4657                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4658
4659                 /*
4660                  * wl = S * s'_i; see (2)
4661                  */
4662                 if (W > 0 && w < W)
4663                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4664                 else
4665                         wl = tg->shares;
4666
4667                 /*
4668                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4669                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4670                  * calc_cfs_shares().
4671                  */
4672                 if (wl < MIN_SHARES)
4673                         wl = MIN_SHARES;
4674
4675                 /*
4676                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4677                  */
4678                 wl -= se->avg.load_avg;
4679
4680                 /*
4681                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4682                  * the final effective load change on the root group. Since
4683                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4684                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4685                  * resulting from this level per the above.
4686                  */
4687                 wg = 0;
4688         }
4689
4690         return wl;
4691 }
4692 #else
4693
4694 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4695 {
4696         return wl;
4697 }
4698
4699 #endif
4700
4701 /*
4702  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4703  * cpu and freq scaling.
4704  */
4705 static unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4706 {
4707         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4708                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4709                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4710 }
4711
4712 /*
4713  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4714  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4715  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
4716  * CFS task (ie cpu_capacity).
4717  *
4718  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
4719  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
4720  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
4721  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
4722  * (arch_scale_freq_capacity()).
4723  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
4724  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
4725  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
4726  *
4727  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
4728  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
4729  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
4730  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
4731  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
4732  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
4733  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
4734  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
4735  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
4736  * migrations (scheduler-driven DVFS).
4737  */
4738 static unsigned long __cpu_util(int cpu, int delta)
4739 {
4740         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4741         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4742
4743         delta += util;
4744         if (delta < 0)
4745                 return 0;
4746
4747         return (delta >= capacity) ? capacity : delta;
4748 }
4749
4750 static unsigned long cpu_util(int cpu)
4751 {
4752         return __cpu_util(cpu, 0);
4753 }
4754
4755 static inline bool energy_aware(void)
4756 {
4757         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4758 }
4759
4760 struct energy_env {
4761         struct sched_group      *sg_top;
4762         struct sched_group      *sg_cap;
4763         int                     cap_idx;
4764         int                     util_delta;
4765         int                     src_cpu;
4766         int                     dst_cpu;
4767         int                     energy;
4768 };
4769
4770 /*
4771  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4772  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4773  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4774  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4775  *
4776  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4777  *
4778  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4779  *
4780  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4781  *
4782  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4783  */
4784 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4785 {
4786         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4787
4788         if (util >= capacity)
4789                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4790
4791         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4792 }
4793
4794 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4795 {
4796         if (cpu == eenv->src_cpu)
4797                 return -eenv->util_delta;
4798         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4799                 return eenv->util_delta;
4800         return 0;
4801 }
4802
4803 static
4804 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4805 {
4806         int i, delta;
4807         unsigned long max_util = 0;
4808
4809         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4810                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4811                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4812         }
4813
4814         return max_util;
4815 }
4816
4817 /*
4818  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4819  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4820  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4821  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4822  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4823  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4824  * estimate (more busy).
4825  */
4826 static unsigned
4827 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4828 {
4829         int i, delta;
4830         unsigned long util_sum = 0;
4831         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4832
4833         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4834                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4835                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4836         }
4837
4838         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4839                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4840         return util_sum;
4841 }
4842
4843 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4844         const struct sched_group_energy const *sge)
4845 {
4846         int idx;
4847         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4848
4849         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4850                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4851                         break;
4852         }
4853
4854         eenv->cap_idx = idx;
4855
4856         return idx;
4857 }
4858
4859 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4860 {
4861         int i, state = INT_MAX;
4862
4863         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4864         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4865                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4866
4867         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4868         state++;
4869
4870         return state;
4871 }
4872
4873 /*
4874  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4875  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4876  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4877  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4878  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4879  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4880  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4881  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4882  */
4883 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4884 {
4885         struct sched_domain *sd;
4886         int cpu, total_energy = 0;
4887         struct cpumask visit_cpus;
4888         struct sched_group *sg;
4889
4890         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4891
4892         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4893
4894         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4895                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4896
4897                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4898
4899                 /*
4900                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4901                  * sched_group?
4902                  */
4903                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4904
4905                 if (!sd)
4906                         /*
4907                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4908                          * wrong energy estimation is better than entering an
4909                          * infinite loop.
4910                          */
4911                         return -EINVAL;
4912
4913                 if (sd->parent)
4914                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4915
4916                 for_each_domain(cpu, sd) {
4917                         sg = sd->groups;
4918
4919                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4920                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4921                                 break;
4922
4923                         do {
4924                                 unsigned long group_util;
4925                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4926                                 int cap_idx, idle_idx;
4927
4928                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4929                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4930                                 else
4931                                         eenv->sg_cap = sg;
4932
4933                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4934                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4935                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4936                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4937                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4938                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4939                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4940                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4941
4942                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4943
4944                                 if (!sd->child)
4945                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4946
4947                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4948                                         goto next_cpu;
4949
4950                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4951                 }
4952 next_cpu:
4953                 continue;
4954         }
4955
4956         eenv->energy = total_energy;
4957         return 0;
4958 }
4959
4960 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4961 {
4962         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4963 }
4964
4965 /*
4966  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4967  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4968  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4969  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4970  * both are specified, the utilization is migrated.
4971  */
4972 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4973 {
4974         struct sched_domain *sd;
4975         struct sched_group *sg;
4976         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4977
4978         struct energy_env eenv_before = {
4979                 .util_delta     = 0,
4980                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4981                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4982         };
4983
4984         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
4985                 return 0;
4986
4987         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
4988         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
4989
4990         if (!sd)
4991                 return 0; /* Error */
4992
4993         sg = sd->groups;
4994
4995         do {
4996                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
4997                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
4998
4999                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5000                                 return 0; /* Invalid result abort */
5001                         energy_before += eenv_before.energy;
5002
5003                         if (sched_group_energy(eenv))
5004                                 return 0; /* Invalid result abort */
5005                         energy_after += eenv->energy;
5006                 }
5007         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5008
5009         return energy_after-energy_before;
5010 }
5011
5012 /*
5013  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5014  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5015  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5016  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5017  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5018  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5019  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5020  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5021  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5022  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5023  */
5024 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5025 {
5026         unsigned int master = current->wakee_flips;
5027         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5028         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5029
5030         if (master < slave)
5031                 swap(master, slave);
5032         if (slave < factor || master < slave * factor)
5033                 return 0;
5034         return 1;
5035 }
5036
5037 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5038 {
5039         s64 this_load, load;
5040         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5041         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5042         struct task_group *tg;
5043         unsigned long weight;
5044         int balanced;
5045
5046         idx       = sd->wake_idx;
5047         this_cpu  = smp_processor_id();
5048         prev_cpu  = task_cpu(p);
5049         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5050         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5051
5052         /*
5053          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5054          * effect of the currently running task from the load
5055          * of the current CPU:
5056          */
5057         if (sync) {
5058                 tg = task_group(current);
5059                 weight = current->se.avg.load_avg;
5060
5061                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5062                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5063         }
5064
5065         tg = task_group(p);
5066         weight = p->se.avg.load_avg;
5067
5068         /*
5069          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5070          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5071          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5072          * about that, so that's good too.
5073          *
5074          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5075          * task to be woken on this_cpu.
5076          */
5077         this_eff_load = 100;
5078         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5079
5080         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5081         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5082
5083         if (this_load > 0) {
5084                 this_eff_load *= this_load +
5085                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5086
5087                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5088         }
5089
5090         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5091
5092         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5093
5094         if (!balanced)
5095                 return 0;
5096
5097         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5098         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5099
5100         return 1;
5101 }
5102
5103 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5104 {
5105         return p->se.avg.util_avg;
5106 }
5107
5108 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5109
5110 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5111 {
5112         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5113
5114         util += task_util(p);
5115
5116         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5117 }
5118
5119 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5120 {
5121         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5122         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5123
5124         if (capacity == max_capacity)
5125                 return true;
5126
5127         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5128                 return true;
5129
5130         return __task_fits(p, cpu, 0);
5131 }
5132
5133 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5134 {
5135         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5136 }
5137
5138 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5139 {
5140         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5141 }
5142
5143 /*
5144  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5145  * domain.
5146  */
5147 static struct sched_group *
5148 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5149                   int this_cpu, int sd_flag)
5150 {
5151         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5152         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5153         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5154         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5155         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5156         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5157         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5158
5159         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5160                 load_idx = sd->wake_idx;
5161
5162         do {
5163                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5164                 int local_group;
5165                 int i;
5166
5167                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5168                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5169                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5170                         continue;
5171
5172                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5173                                                sched_group_cpus(group));
5174
5175                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5176                 avg_load = 0;
5177
5178                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5179                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5180                         if (local_group)
5181                                 load = source_load(i, load_idx);
5182                         else
5183                                 load = target_load(i, load_idx);
5184
5185                         avg_load += load;
5186
5187                         /*
5188                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5189                          * that can fit the task.
5190                          */
5191                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5192                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5193                                 fit_group = group;
5194                         }
5195
5196                         /*
5197                          * Look for group which has most spare capacity on a
5198                          * single cpu.
5199                          */
5200                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5201                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5202                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5203                                 spare_group = group;
5204                         }
5205                 }
5206
5207                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5208                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5209
5210                 if (local_group) {
5211                         this_load = avg_load;
5212                 } else if (avg_load < min_load) {
5213                         min_load = avg_load;
5214                         idlest = group;
5215                 }
5216         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5217
5218         if (fit_group)
5219                 return fit_group;
5220
5221         if (spare_group)
5222                 return spare_group;
5223
5224         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5225                 return NULL;
5226         return idlest;
5227 }
5228
5229 /*
5230  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5231  */
5232 static int
5233 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5234 {
5235         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5236         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5237         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5238         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5239         int shallowest_idle_cpu = -1;
5240         int i;
5241
5242         /* Traverse only the allowed CPUs */
5243         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5244                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5245                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5246                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5247                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5248                                 /*
5249                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5250                                  * has the smallest exit latency irrespective
5251                                  * of any idle timestamp.
5252                                  */
5253                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5254                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5255                                 shallowest_idle_cpu = i;
5256                         } else if (idle_cpu(i) &&
5257                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5258                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5259                                 /*
5260                                  * If equal or no active idle state, then
5261                                  * the most recently idled CPU might have
5262                                  * a warmer cache.
5263                                  */
5264                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5265                                 shallowest_idle_cpu = i;
5266                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5267                                 /*
5268                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5269                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5270                                  * fallback.
5271                                  */
5272                                 shallowest_idle_cpu = i;
5273                         }
5274                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5275                         load = weighted_cpuload(i);
5276                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5277                                 min_load = load;
5278                                 least_loaded_cpu = i;
5279                         }
5280                 }
5281         }
5282
5283         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5284 }
5285
5286 /*
5287  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5288  */
5289 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5290 {
5291         struct sched_domain *sd;
5292         struct sched_group *sg;
5293         int i = task_cpu(p);
5294
5295         if (idle_cpu(target))
5296                 return target;
5297
5298         /*
5299          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5300          */
5301         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5302                 return i;
5303
5304         /*
5305          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5306          */
5307         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5308         for_each_lower_domain(sd) {
5309                 sg = sd->groups;
5310                 do {
5311                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5312                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5313                                 goto next;
5314
5315                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5316                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5317                                         goto next;
5318                         }
5319
5320                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5321                                         tsk_cpus_allowed(p));
5322                         goto done;
5323 next:
5324                         sg = sg->next;
5325                 } while (sg != sd->groups);
5326         }
5327 done:
5328         return target;
5329 }
5330
5331 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5332 {
5333         struct sched_domain *sd;
5334         struct sched_group *sg, *sg_target;
5335         int target_max_cap = INT_MAX;
5336         int target_cpu = task_cpu(p);
5337         int i;
5338
5339         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5340
5341         if (!sd)
5342                 return target;
5343
5344         sg = sd->groups;
5345         sg_target = sg;
5346
5347         /*
5348          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5349          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5350          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5351          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5352          * point.
5353          */
5354         do {
5355                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5356                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5357
5358                 /*
5359                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5360                  * Ideally we should query the energy model for the right
5361                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5362                  */
5363                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5364                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5365                         sg_target = sg;
5366                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5367                 }
5368         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5369
5370         /* Find cpu with sufficient capacity */
5371         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5372                 /*
5373                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5374                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5375                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5376                  */
5377                 int new_util = cpu_util(i) + task_util(p);
5378
5379                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5380                         continue;
5381
5382                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5383                         target_cpu = i;
5384                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5385                                 break;
5386                 }
5387
5388                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5389                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5390                         target_cpu = i;
5391         }
5392
5393         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5394                 struct energy_env eenv = {
5395                         .util_delta     = task_util(p),
5396                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5397                         .dst_cpu        = target_cpu,
5398                 };
5399
5400                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5401                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5402                         return target_cpu;
5403
5404                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5405                         return task_cpu(p);
5406         }
5407
5408         return target_cpu;
5409 }
5410
5411 /*
5412  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5413  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5414  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5415  *
5416  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5417  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5418  *
5419  * Returns the target cpu number.
5420  *
5421  * preempt must be disabled.
5422  */
5423 static int
5424 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5425 {
5426         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5427         int cpu = smp_processor_id();
5428         int new_cpu = prev_cpu;
5429         int want_affine = 0;
5430         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5431
5432         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5433                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5434                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5435                               energy_aware();
5436
5437         rcu_read_lock();
5438         for_each_domain(cpu, tmp) {
5439                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5440                         break;
5441
5442                 /*
5443                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5444                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5445                  */
5446                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5447                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5448                         affine_sd = tmp;
5449                         break;
5450                 }
5451
5452                 if (tmp->flags & sd_flag)
5453                         sd = tmp;
5454                 else if (!want_affine)
5455                         break;
5456         }
5457
5458         if (affine_sd) {
5459                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5460                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5461                         new_cpu = cpu;
5462         }
5463
5464         if (!sd) {
5465                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5466                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5467                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5468                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5469
5470         } else while (sd) {
5471                 struct sched_group *group;
5472                 int weight;
5473
5474                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5475                         sd = sd->child;
5476                         continue;
5477                 }
5478
5479                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5480                 if (!group) {
5481                         sd = sd->child;
5482                         continue;
5483                 }
5484
5485                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5486                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5487                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5488                         sd = sd->child;
5489                         continue;
5490                 }
5491
5492                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5493                 cpu = new_cpu;
5494                 weight = sd->span_weight;
5495                 sd = NULL;
5496                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5497                         if (weight <= tmp->span_weight)
5498                                 break;
5499                         if (tmp->flags & sd_flag)
5500                                 sd = tmp;
5501                 }
5502                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5503         }
5504         rcu_read_unlock();
5505
5506         return new_cpu;
5507 }
5508
5509 /*
5510  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5511  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5512  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5513  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5514  */
5515 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5516 {
5517         /*
5518          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5519          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5520          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5521          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5522          * load sounds not bad.
5523          */
5524         remove_entity_load_avg(&p->se);
5525
5526         /* Tell new CPU we are migrated */
5527         p->se.avg.last_update_time = 0;
5528
5529         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5530         p->se.exec_start = 0;
5531 }
5532
5533 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5534 {
5535         remove_entity_load_avg(&p->se);
5536 }
5537 #endif /* CONFIG_SMP */
5538
5539 static unsigned long
5540 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5541 {
5542         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5543
5544         /*
5545          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5546          * to virtual-time in his units.
5547          *
5548          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5549          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5550          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5551          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5552          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5553          *
5554          * This is especially important for buddies when the leftmost
5555          * task is higher priority than the buddy.
5556          */
5557         return calc_delta_fair(gran, se);
5558 }
5559
5560 /*
5561  * Should 'se' preempt 'curr'.
5562  *
5563  *             |s1
5564  *        |s2
5565  *   |s3
5566  *         g
5567  *      |<--->|c
5568  *
5569  *  w(c, s1) = -1
5570  *  w(c, s2) =  0
5571  *  w(c, s3) =  1
5572  *
5573  */
5574 static int
5575 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5576 {
5577         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5578
5579         if (vdiff <= 0)
5580                 return -1;
5581
5582         gran = wakeup_gran(curr, se);
5583         if (vdiff > gran)
5584                 return 1;
5585
5586         return 0;
5587 }
5588
5589 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5590 {
5591         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5592                 return;
5593
5594         for_each_sched_entity(se)
5595                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5596 }
5597
5598 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5599 {
5600         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5601                 return;
5602
5603         for_each_sched_entity(se)
5604                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5605 }
5606
5607 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5608 {
5609         for_each_sched_entity(se)
5610                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5611 }
5612
5613 /*
5614  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5615  */
5616 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5617 {
5618         struct task_struct *curr = rq->curr;
5619         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5620         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5621         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5622         int next_buddy_marked = 0;
5623
5624         if (unlikely(se == pse))
5625                 return;
5626
5627         /*
5628          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5629          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5630          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5631          * next-buddy nomination below.
5632          */
5633         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5634                 return;
5635
5636         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5637                 set_next_buddy(pse);
5638                 next_buddy_marked = 1;
5639         }
5640
5641         /*
5642          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5643          * wake up path.
5644          *
5645          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5646          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5647          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5648          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5649          * below.
5650          */
5651         if (test_tsk_need_resched(curr))
5652                 return;
5653
5654         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5655         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5656             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5657                 goto preempt;
5658
5659         /*
5660          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5661          * is driven by the tick):
5662          */
5663         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5664                 return;
5665
5666         find_matching_se(&se, &pse);
5667         update_curr(cfs_rq_of(se));
5668         BUG_ON(!pse);
5669         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5670                 /*
5671                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5672                  * triggering this preemption.
5673                  */
5674                 if (!next_buddy_marked)
5675                         set_next_buddy(pse);
5676                 goto preempt;
5677         }
5678
5679         return;
5680
5681 preempt:
5682         resched_curr(rq);
5683         /*
5684          * Only set the backward buddy when the current task is still
5685          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5686          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5687          * point, either of which can * drop the rq lock.
5688          *
5689          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5690          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5691          */
5692         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5693                 return;
5694
5695         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5696                 set_last_buddy(se);
5697 }
5698
5699 static struct task_struct *
5700 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5701 {
5702         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5703         struct sched_entity *se;
5704         struct task_struct *p;
5705         int new_tasks;
5706
5707 again:
5708 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5709         if (!cfs_rq->nr_running)
5710                 goto idle;
5711
5712         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5713                 goto simple;
5714
5715         /*
5716          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5717          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5718          *
5719          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5720          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5721          */
5722
5723         do {
5724                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5725
5726                 /*
5727                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5728                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5729                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5730                  * forget we've ever seen it.
5731                  */
5732                 if (curr) {
5733                         if (curr->on_rq)
5734                                 update_curr(cfs_rq);
5735                         else
5736                                 curr = NULL;
5737
5738                         /*
5739                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5740                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5741                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5742                          * be correct.
5743                          */
5744                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5745                                 goto simple;
5746                 }
5747
5748                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5749                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5750         } while (cfs_rq);
5751
5752         p = task_of(se);
5753
5754         /*
5755          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5756          * is a different task than we started out with, try and touch the
5757          * least amount of cfs_rqs.
5758          */
5759         if (prev != p) {
5760                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5761
5762                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5763                         int se_depth = se->depth;
5764                         int pse_depth = pse->depth;
5765
5766                         if (se_depth <= pse_depth) {
5767                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5768                                 pse = parent_entity(pse);
5769                         }
5770                         if (se_depth >= pse_depth) {
5771                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5772                                 se = parent_entity(se);
5773                         }
5774                 }
5775
5776                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5777                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5778         }
5779
5780         if (hrtick_enabled(rq))
5781                 hrtick_start_fair(rq, p);
5782
5783         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5784
5785         return p;
5786 simple:
5787         cfs_rq = &rq->cfs;
5788 #endif
5789
5790         if (!cfs_rq->nr_running)
5791                 goto idle;
5792
5793         put_prev_task(rq, prev);
5794
5795         do {
5796                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5797                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5798                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5799         } while (cfs_rq);
5800
5801         p = task_of(se);
5802
5803         if (hrtick_enabled(rq))
5804                 hrtick_start_fair(rq, p);
5805
5806         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5807
5808         return p;
5809
5810 idle:
5811         rq->misfit_task = 0;
5812         /*
5813          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5814          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5815          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5816          * re-start the picking loop.
5817          */
5818         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5819         new_tasks = idle_balance(rq);
5820         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5821         /*
5822          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5823          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5824          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5825          */
5826         if (new_tasks < 0)
5827                 return RETRY_TASK;
5828
5829         if (new_tasks > 0)
5830                 goto again;
5831
5832         return NULL;
5833 }
5834
5835 /*
5836  * Account for a descheduled task:
5837  */
5838 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5839 {
5840         struct sched_entity *se = &prev->se;
5841         struct cfs_rq *cfs_rq;
5842
5843         for_each_sched_entity(se) {
5844                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5845                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5846         }
5847 }
5848
5849 /*
5850  * sched_yield() is very simple
5851  *
5852  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5853  */
5854 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5855 {
5856         struct task_struct *curr = rq->curr;
5857         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5858         struct sched_entity *se = &curr->se;
5859
5860         /*
5861          * Are we the only task in the tree?
5862          */
5863         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5864                 return;
5865
5866         clear_buddies(cfs_rq, se);
5867
5868         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5869                 update_rq_clock(rq);
5870                 /*
5871                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5872                  */
5873                 update_curr(cfs_rq);
5874                 /*
5875                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5876                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5877                  * and double the fastpath cost.
5878                  */
5879                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5880         }
5881
5882         set_skip_buddy(se);
5883 }
5884
5885 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5886 {
5887         struct sched_entity *se = &p->se;
5888
5889         /* throttled hierarchies are not runnable */
5890         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5891                 return false;
5892
5893         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5894         set_next_buddy(se);
5895
5896         yield_task_fair(rq);
5897
5898         return true;
5899 }
5900
5901 #ifdef CONFIG_SMP
5902 /**************************************************
5903  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5904  *
5905  * BASICS
5906  *
5907  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5908  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5909  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5910  *
5911  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5912  *
5913  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5914  * W_i,0 is defined as:
5915  *
5916  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5917  *
5918  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5919  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5920  *
5921  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5922  * weight:
5923  *
5924  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5925  *
5926  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5927  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5928  * can also include other factors [XXX].
5929  *
5930  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5931  * directly from (1):
5932  *
5933  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5934  *
5935  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5936  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5937  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5938  *
5939  * [XXX expand on:
5940  *     - infeasible weights;
5941  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5942  *
5943  *
5944  * SCHED DOMAINS
5945  *
5946  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5947  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5948  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5949  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5950  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5951  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5952  * the groups.
5953  *
5954  * This yields:
5955  *
5956  *     log_2 n     1     n
5957  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5958  *     i = 0      2^i   2^i
5959  *                               `- size of each group
5960  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5961  *         |         `- freq
5962  *         `- sum over all levels
5963  *
5964  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5965  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5966  *
5967  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5968  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5969  *
5970  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5971  *
5972  *             log_2 n     
5973  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5974  *             k = 0
5975  *
5976  * And you'll find that:
5977  *
5978  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5979  *
5980  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5981  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5982  * of:
5983  *
5984  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5985  *
5986  *
5987  * WORK CONSERVING
5988  *
5989  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5990  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5991  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5992  *
5993  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5994  * time.
5995  *
5996  * [XXX more?]
5997  *
5998  *
5999  * CGROUPS
6000  *
6001  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6002  *
6003  *                                s_k,i
6004  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6005  *                                 S_k
6006  *
6007  * Where
6008  *
6009  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6010  *
6011  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6012  *
6013  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6014  * property.
6015  *
6016  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6017  *      rewrite all of this once again.]
6018  */ 
6019
6020 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6021
6022 enum fbq_type { regular, remote, all };
6023
6024 enum group_type {
6025         group_other = 0,
6026         group_misfit_task,
6027         group_imbalanced,
6028         group_overloaded,
6029 };
6030
6031 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6032 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6033 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6034 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6035
6036 struct lb_env {
6037         struct sched_domain     *sd;
6038
6039         struct rq               *src_rq;
6040         int                     src_cpu;
6041
6042         int                     dst_cpu;
6043         struct rq               *dst_rq;
6044
6045         struct cpumask          *dst_grpmask;
6046         int                     new_dst_cpu;
6047         enum cpu_idle_type      idle;
6048         long                    imbalance;
6049         unsigned int            src_grp_nr_running;
6050         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6051         struct cpumask          *cpus;
6052
6053         unsigned int            flags;
6054
6055         unsigned int            loop;
6056         unsigned int            loop_break;
6057         unsigned int            loop_max;
6058
6059         enum fbq_type           fbq_type;
6060         enum group_type         busiest_group_type;
6061         struct list_head        tasks;
6062 };
6063
6064 /*
6065  * Is this task likely cache-hot:
6066  */
6067 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6068 {
6069         s64 delta;
6070
6071         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6072
6073         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6074                 return 0;
6075
6076         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6077                 return 0;
6078
6079         /*
6080          * Buddy candidates are cache hot:
6081          */
6082         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6083                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6084                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6085                 return 1;
6086
6087         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6088                 return 1;
6089         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6090                 return 0;
6091
6092         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6093
6094         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6095 }
6096
6097 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6098 /*
6099  * Returns 1, if task migration degrades locality
6100  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6101  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6102  */
6103 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6104 {
6105         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6106         unsigned long src_faults, dst_faults;
6107         int src_nid, dst_nid;
6108
6109         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6110                 return -1;
6111
6112         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6113                 return -1;
6114
6115         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6116         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6117
6118         if (src_nid == dst_nid)
6119                 return -1;
6120
6121         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6122         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6123                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6124                         return 1;
6125                 else
6126                         return -1;
6127         }
6128
6129         /* Encourage migration to the preferred node. */
6130         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6131                 return 0;
6132
6133         if (numa_group) {
6134                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6135                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6136         } else {
6137                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6138                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6139         }
6140
6141         return dst_faults < src_faults;
6142 }
6143
6144 #else
6145 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6146                                              struct lb_env *env)
6147 {
6148         return -1;
6149 }
6150 #endif
6151
6152 /*
6153  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6154  */
6155 static
6156 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6157 {
6158         int tsk_cache_hot;
6159
6160         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6161
6162         /*
6163          * We do not migrate tasks that are:
6164          * 1) throttled_lb_pair, or
6165          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6166          * 3) running (obviously), or
6167          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6168          */
6169         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6170                 return 0;
6171
6172         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6173                 int cpu;
6174
6175                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6176
6177                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6178
6179                 /*
6180                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6181                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6182                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6183                  *
6184                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6185                  * one in current iteration.
6186                  */
6187                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6188                         return 0;
6189
6190                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6191                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6192                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6193                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6194                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6195                                 break;
6196                         }
6197                 }
6198
6199                 return 0;
6200         }
6201
6202         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6203         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6204
6205         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6206                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6207                 return 0;
6208         }
6209
6210         /*
6211          * Aggressive migration if:
6212          * 1) destination numa is preferred
6213          * 2) task is cache cold, or
6214          * 3) too many balance attempts have failed.
6215          */
6216         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6217         if (tsk_cache_hot == -1)
6218                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6219
6220         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6221             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6222                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6223                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6224                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6225                 }
6226                 return 1;
6227         }
6228
6229         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6230         return 0;
6231 }
6232
6233 /*
6234  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6235  */
6236 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6237 {
6238         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6239
6240         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6241         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6242         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6243 }
6244
6245 /*
6246  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6247  * part of active balancing operations within "domain".
6248  *
6249  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6250  */
6251 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6252 {
6253         struct task_struct *p, *n;
6254
6255         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6256
6257         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6258                 if (!can_migrate_task(p, env))
6259                         continue;
6260
6261                 detach_task(p, env);
6262
6263                 /*
6264                  * Right now, this is only the second place where
6265                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6266                  * so we can safely collect stats here rather than
6267                  * inside detach_tasks().
6268                  */
6269                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6270                 return p;
6271         }
6272         return NULL;
6273 }
6274
6275 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6276
6277 /*
6278  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6279  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6280  *
6281  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6282  */
6283 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6284 {
6285         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6286         struct task_struct *p;
6287         unsigned long load;
6288         int detached = 0;
6289
6290         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6291
6292         if (env->imbalance <= 0)
6293                 return 0;
6294
6295         while (!list_empty(tasks)) {
6296                 /*
6297                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6298                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6299                  */
6300                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6301                         break;
6302
6303                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6304
6305                 env->loop++;
6306                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6307                 if (env->loop > env->loop_max)
6308                         break;
6309
6310                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6311                 if (env->loop > env->loop_break) {
6312                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6313                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6314                         break;
6315                 }
6316
6317                 if (!can_migrate_task(p, env))
6318                         goto next;
6319
6320                 load = task_h_load(p);
6321
6322                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6323                         goto next;
6324
6325                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6326                         goto next;
6327
6328                 detach_task(p, env);
6329                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6330
6331                 detached++;
6332                 env->imbalance -= load;
6333
6334 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6335                 /*
6336                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6337                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6338                  * the critical section.
6339                  */
6340                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6341                         break;
6342 #endif
6343
6344                 /*
6345                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6346                  * weighted load.
6347                  */
6348                 if (env->imbalance <= 0)
6349                         break;
6350
6351                 continue;
6352 next:
6353                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6354         }
6355
6356         /*
6357          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6358          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6359          * than inside detach_one_task().
6360          */
6361         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6362
6363         return detached;
6364 }
6365
6366 /*
6367  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6368  */
6369 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6370 {
6371         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6372
6373         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6374         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6375         activate_task(rq, p, 0);
6376         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6377 }
6378
6379 /*
6380  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6381  * its new rq.
6382  */
6383 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6384 {
6385         raw_spin_lock(&rq->lock);
6386         attach_task(rq, p);
6387         /*
6388          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6389          */
6390         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6391         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6392 }
6393
6394 /*
6395  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6396  * new rq.
6397  */
6398 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6399 {
6400         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6401         struct task_struct *p;
6402
6403         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6404
6405         while (!list_empty(tasks)) {
6406                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6407                 list_del_init(&p->se.group_node);
6408
6409                 attach_task(env->dst_rq, p);
6410         }
6411
6412         /*
6413          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6414          */
6415         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6416
6417         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6418 }
6419
6420 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6421 static void update_blocked_averages(int cpu)
6422 {
6423         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6424         struct cfs_rq *cfs_rq;
6425         unsigned long flags;
6426
6427         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6428         update_rq_clock(rq);
6429
6430         /*
6431          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6432          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6433          */
6434         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6435                 /* throttled entities do not contribute to load */
6436                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6437                         continue;
6438
6439                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6440                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6441         }
6442         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6443 }
6444
6445 /*
6446  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6447  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6448  * group is a fraction of its parents load.
6449  */
6450 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6451 {
6452         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6453         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6454         unsigned long now = jiffies;
6455         unsigned long load;
6456
6457         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6458                 return;
6459
6460         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6461         for_each_sched_entity(se) {
6462                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6463                 cfs_rq->h_load_next = se;
6464                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6465                         break;
6466         }
6467
6468         if (!se) {
6469                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6470                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6471         }
6472
6473         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6474                 load = cfs_rq->h_load;
6475                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6476                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6477                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6478                 cfs_rq->h_load = load;
6479                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6480         }
6481 }
6482
6483 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6484 {
6485         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6486
6487         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6488         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6489                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6490 }
6491 #else
6492 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6493 {
6494         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6495         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6496         unsigned long flags;
6497
6498         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6499         update_rq_clock(rq);
6500         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6501         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6502 }
6503
6504 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6505 {
6506         return p->se.avg.load_avg;
6507 }
6508 #endif
6509
6510 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6511
6512 /*
6513  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6514  */
6515 struct sg_lb_stats {
6516         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6517         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6518         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6519         unsigned long load_per_task;
6520         unsigned long group_capacity;
6521         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6522         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6523         unsigned int idle_cpus;
6524         unsigned int group_weight;
6525         enum group_type group_type;
6526         int group_no_capacity;
6527         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6528 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6529         unsigned int nr_numa_running;
6530         unsigned int nr_preferred_running;
6531 #endif
6532 };
6533
6534 /*
6535  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6536  *               during load balancing.
6537  */
6538 struct sd_lb_stats {
6539         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6540         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6541         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6542         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6543         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6544
6545         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6546         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6547 };
6548
6549 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6550 {
6551         /*
6552          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6553          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6554          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6555          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6556          */
6557         *sds = (struct sd_lb_stats){
6558                 .busiest = NULL,
6559                 .local = NULL,
6560                 .total_load = 0UL,
6561                 .total_capacity = 0UL,
6562                 .busiest_stat = {
6563                         .avg_load = 0UL,
6564                         .sum_nr_running = 0,
6565                         .group_type = group_other,
6566                 },
6567         };
6568 }
6569
6570 /**
6571  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6572  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6573  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6574  *
6575  * Return: The load index.
6576  */
6577 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6578                                         enum cpu_idle_type idle)
6579 {
6580         int load_idx;
6581
6582         switch (idle) {
6583         case CPU_NOT_IDLE:
6584                 load_idx = sd->busy_idx;
6585                 break;
6586
6587         case CPU_NEWLY_IDLE:
6588                 load_idx = sd->newidle_idx;
6589                 break;
6590         default:
6591                 load_idx = sd->idle_idx;
6592                 break;
6593         }
6594
6595         return load_idx;
6596 }
6597
6598 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6599 {
6600         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6601         u64 total, used, age_stamp, avg;
6602         s64 delta;
6603
6604         /*
6605          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6606          * we read them once before doing sanity checks on them.
6607          */
6608         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6609         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6610         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6611
6612         if (unlikely(delta < 0))
6613                 delta = 0;
6614
6615         total = sched_avg_period() + delta;
6616
6617         used = div_u64(avg, total);
6618
6619         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6620                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6621
6622         return 1;
6623 }
6624
6625 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6626 {
6627         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6628         mcc->val = 0;
6629         mcc->cpu = -1;
6630 }
6631
6632 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6633 {
6634         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6635         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6636         struct max_cpu_capacity *mcc;
6637         unsigned long max_capacity;
6638         int max_cap_cpu;
6639         unsigned long flags;
6640
6641         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6642
6643         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6644
6645         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6646         max_capacity = mcc->val;
6647         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6648
6649         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6650             (max_capacity < capacity)) {
6651                 mcc->val = capacity;
6652                 mcc->cpu = cpu;
6653 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6654                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6655                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6656                 goto skip_unlock;
6657 #endif
6658         }
6659         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6660
6661 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6662         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6663         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6664
6665         if (!capacity)
6666                 capacity = 1;
6667
6668         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6669         sdg->sgc->capacity = capacity;
6670         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6671 }
6672
6673 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6674 {
6675         struct sched_domain *child = sd->child;
6676         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6677         unsigned long capacity, max_capacity;
6678         unsigned long interval;
6679
6680         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6681         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6682         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6683
6684         if (!child) {
6685                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6686                 return;
6687         }
6688
6689         capacity = 0;
6690         max_capacity = 0;
6691
6692         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6693                 /*
6694                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6695                  * span the current group.
6696                  */
6697
6698                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6699                         struct sched_group_capacity *sgc;
6700                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6701
6702                         /*
6703                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6704                          * gets here before we've attached the domains to the
6705                          * runqueues.
6706                          *
6707                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6708                          * in update_cpu_capacity().
6709                          *
6710                          * This avoids capacity from being 0 and
6711                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6712                          */
6713                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6714                                 capacity += capacity_of(cpu);
6715                         } else {
6716                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6717                                 capacity += sgc->capacity;
6718                         }
6719
6720                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6721                 }
6722         } else  {
6723                 /*
6724                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6725                  * span the current group.
6726                  */ 
6727
6728                 group = child->groups;
6729                 do {
6730                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6731
6732                         capacity += sgc->capacity;
6733                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6734                         group = group->next;
6735                 } while (group != child->groups);
6736         }
6737
6738         sdg->sgc->capacity = capacity;
6739         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6740 }
6741
6742 /*
6743  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6744  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6745  * Return true is the capacity is reduced
6746  */
6747 static inline int
6748 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6749 {
6750         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6751                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6752 }
6753
6754 /*
6755  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6756  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6757  *
6758  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6759  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6760  * Something like:
6761  *
6762  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6763  *              *     * * *
6764  *
6765  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6766  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6767  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6768  *
6769  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6770  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6771  * moving tasks due to affinity constraints.
6772  *
6773  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6774  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6775  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6776  * to create an effective group imbalance.
6777  *
6778  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6779  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6780  * subtle and fragile situation.
6781  */
6782
6783 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6784 {
6785         return group->sgc->imbalance;
6786 }
6787
6788 /*
6789  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6790  * be used by some tasks.
6791  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6792  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6793  * available capacity for CFS tasks.
6794  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6795  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6796  * capacity in meaningful for the load balancer.
6797  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6798  * any benefit for the load balance.
6799  */
6800 static inline bool
6801 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6802 {
6803         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6804                 return true;
6805
6806         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6807                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6808                 return true;
6809
6810         return false;
6811 }
6812
6813 /*
6814  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6815  *  handle.
6816  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6817  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6818  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6819  *  false.
6820  */
6821 static inline bool
6822 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6823 {
6824         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6825                 return false;
6826
6827         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6828                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6829                 return true;
6830
6831         return false;
6832 }
6833
6834
6835 /*
6836  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6837  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6838  */
6839 static inline bool
6840 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6841 {
6842         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6843                                                         ref->sgc->max_capacity;
6844 }
6845
6846 static inline enum
6847 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6848                           struct sg_lb_stats *sgs)
6849 {
6850         if (sgs->group_no_capacity)
6851                 return group_overloaded;
6852
6853         if (sg_imbalanced(group))
6854                 return group_imbalanced;
6855
6856         if (sgs->group_misfit_task)
6857                 return group_misfit_task;
6858
6859         return group_other;
6860 }
6861
6862 /**
6863  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6864  * @env: The load balancing environment.
6865  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6866  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6867  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6868  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6869  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6870  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
6871  */
6872 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6873                         struct sched_group *group, int load_idx,
6874                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6875                         bool *overload, bool *overutilized)
6876 {
6877         unsigned long load;
6878         int i;
6879
6880         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6881
6882         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6883                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6884
6885                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6886                 if (local_group)
6887                         load = target_load(i, load_idx);
6888                 else
6889                         load = source_load(i, load_idx);
6890
6891                 sgs->group_load += load;
6892                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6893                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6894
6895                 if (rq->nr_running > 1)
6896                         *overload = true;
6897
6898 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6899                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6900                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6901 #endif
6902                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6903                 if (idle_cpu(i))
6904                         sgs->idle_cpus++;
6905
6906                 if (cpu_overutilized(i)) {
6907                         *overutilized = true;
6908                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
6909                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
6910                 }
6911         }
6912
6913         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6914         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6915         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6916
6917         if (sgs->sum_nr_running)
6918                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6919
6920         sgs->group_weight = group->group_weight;
6921
6922         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6923         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6924 }
6925
6926 /**
6927  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6928  * @env: The load balancing environment.
6929  * @sds: sched_domain statistics
6930  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6931  * @sgs: sched_group statistics
6932  *
6933  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6934  * busiest group.
6935  *
6936  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6937  * busiest group. %false otherwise.
6938  */
6939 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6940                                    struct sd_lb_stats *sds,
6941                                    struct sched_group *sg,
6942                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6943 {
6944         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6945
6946         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6947                 return true;
6948
6949         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6950                 return false;
6951
6952         /*
6953          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
6954          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
6955          */
6956         if (sgs->group_type == group_other &&
6957             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
6958                 return false;
6959
6960         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6961                 return false;
6962
6963         /*
6964          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
6965          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
6966          */
6967         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
6968             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
6969                 return false;
6970
6971         /* This is the busiest node in its class. */
6972         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6973                 return true;
6974
6975         /*
6976          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6977          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6978          * higher than ourself as busy.
6979          */
6980         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6981                 if (!sds->busiest)
6982                         return true;
6983
6984                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6985                         return true;
6986         }
6987
6988         return false;
6989 }
6990
6991 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6992 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6993 {
6994         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6995                 return regular;
6996         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6997                 return remote;
6998         return all;
6999 }
7000
7001 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7002 {
7003         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7004                 return regular;
7005         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7006                 return remote;
7007         return all;
7008 }
7009 #else
7010 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7011 {
7012         return all;
7013 }
7014
7015 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7016 {
7017         return regular;
7018 }
7019 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7020
7021 /**
7022  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7023  * @env: The load balancing environment.
7024  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7025  */
7026 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7027 {
7028         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7029         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7030         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7031         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7032         bool overload = false, overutilized = false;
7033
7034         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7035                 prefer_sibling = 1;
7036
7037         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7038
7039         do {
7040                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7041                 int local_group;
7042
7043                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7044                 if (local_group) {
7045                         sds->local = sg;
7046                         sgs = &sds->local_stat;
7047
7048                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7049                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7050                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7051                 }
7052
7053                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7054                                                 &overload, &overutilized);
7055
7056                 if (local_group)
7057                         goto next_group;
7058
7059                 /*
7060                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7061                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7062                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7063                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7064                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7065                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7066                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7067                  * the tasks on the system).
7068                  */
7069                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7070                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7071                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7072                         sgs->group_no_capacity = 1;
7073                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7074                 }
7075
7076                 /*
7077                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7078                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7079                  */
7080                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7081                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7082                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7083                         sgs->group_type = group_other;
7084
7085                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7086                         sds->busiest = sg;
7087                         sds->busiest_stat = *sgs;
7088                 }
7089
7090 next_group:
7091                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7092                 sds->total_load += sgs->group_load;
7093                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7094
7095                 sg = sg->next;
7096         } while (sg != env->sd->groups);
7097
7098         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7099                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7100
7101         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7102
7103         if (!env->sd->parent) {
7104                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7105                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7106                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7107
7108                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7109                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7110                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7111         } else {
7112                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7113                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7114         }
7115 }
7116
7117 /**
7118  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7119  *                      sched doman.
7120  *
7121  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7122  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7123  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7124  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7125  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7126  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7127  *
7128  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7129  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7130  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7131  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7132  * number.
7133  *
7134  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7135  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7136  *
7137  * @env: The load balancing environment.
7138  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7139  */
7140 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7141 {
7142         int busiest_cpu;
7143
7144         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7145                 return 0;
7146
7147         if (!sds->busiest)
7148                 return 0;
7149
7150         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7151         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7152                 return 0;
7153
7154         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7155                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7156                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7157
7158         return 1;
7159 }
7160
7161 /**
7162  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7163  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7164  *                      load balancing.
7165  * @env: The load balancing environment.
7166  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7167  */
7168 static inline
7169 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7170 {
7171         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7172         unsigned int imbn = 2;
7173         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7174         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7175
7176         local = &sds->local_stat;
7177         busiest = &sds->busiest_stat;
7178
7179         if (!local->sum_nr_running)
7180                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7181         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7182                 imbn = 1;
7183
7184         scaled_busy_load_per_task =
7185                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7186                 busiest->group_capacity;
7187
7188         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7189             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7190                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7191                 return;
7192         }
7193
7194         /*
7195          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7196          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7197          * moving them.
7198          */
7199
7200         capa_now += busiest->group_capacity *
7201                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7202         capa_now += local->group_capacity *
7203                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7204         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7205
7206         /* Amount of load we'd subtract */
7207         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7208                 capa_move += busiest->group_capacity *
7209                             min(busiest->load_per_task,
7210                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7211         }
7212
7213         /* Amount of load we'd add */
7214         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7215             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7216                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7217                       local->group_capacity;
7218         } else {
7219                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7220                       local->group_capacity;
7221         }
7222         capa_move += local->group_capacity *
7223                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7224         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7225
7226         /* Move if we gain throughput */
7227         if (capa_move > capa_now)
7228                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7229 }
7230
7231 /**
7232  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7233  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7234  * @env: load balance environment
7235  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7236  */
7237 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7238 {
7239         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7240         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7241
7242         local = &sds->local_stat;
7243         busiest = &sds->busiest_stat;
7244
7245         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7246                 /*
7247                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7248                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7249                  */
7250                 busiest->load_per_task =
7251                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7252         }
7253
7254         /*
7255          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7256          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7257          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7258          */
7259         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7260             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7261                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7262                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7263                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7264                         return;
7265                 }
7266
7267                 /*
7268                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7269                  * cycles to maximize throughput
7270                  */
7271                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7272                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7273                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7274                         return;
7275                 }
7276
7277                 env->imbalance = 0;
7278                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7279         }
7280
7281         /*
7282          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7283          */
7284         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7285             local->group_type   == group_overloaded) {
7286                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7287                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7288                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7289                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7290                 else
7291                         load_above_capacity = ~0UL;
7292         }
7293
7294         /*
7295          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7296          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7297          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7298          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7299          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7300          * for the minimum possible imbalance.
7301          */
7302         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7303
7304         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7305         env->imbalance = min(
7306                 max_pull * busiest->group_capacity,
7307                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7308         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7309
7310         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7311         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7312                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7313                                      busiest->group_misfit_task);
7314
7315         /*
7316          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7317          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7318          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7319          * moved
7320          */
7321         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7322                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7323 }
7324
7325 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7326
7327 /**
7328  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7329  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7330  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7331  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7332  * such a group exists.
7333  *
7334  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7335  * to restore balance.
7336  *
7337  * @env: The load balancing environment.
7338  *
7339  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7340  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7341  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7342  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7343  */
7344 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7345 {
7346         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7347         struct sd_lb_stats sds;
7348
7349         init_sd_lb_stats(&sds);
7350
7351         /*
7352          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7353          * this level.
7354          */
7355         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7356
7357         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7358                 goto out_balanced;
7359
7360         local = &sds.local_stat;
7361         busiest = &sds.busiest_stat;
7362
7363         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7364         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7365             check_asym_packing(env, &sds))
7366                 return sds.busiest;
7367
7368         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7369         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7370                 goto out_balanced;
7371
7372         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7373                                                 / sds.total_capacity;
7374
7375         /*
7376          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7377          * work because they assume all things are equal, which typically
7378          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7379          */
7380         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7381                 goto force_balance;
7382
7383         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7384         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7385             busiest->group_no_capacity)
7386                 goto force_balance;
7387
7388         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7389         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7390                 goto force_balance;
7391         }
7392
7393         /*
7394          * If the local group is busier than the selected busiest group
7395          * don't try and pull any tasks.
7396          */
7397         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7398                 goto out_balanced;
7399
7400         /*
7401          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7402          * average load.
7403          */
7404         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7405                 goto out_balanced;
7406
7407         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7408                 /*
7409                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7410                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7411                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7412                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7413                  * might end up to just move the imbalance on another group
7414                  */
7415                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7416                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7417                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7418                         goto out_balanced;
7419         } else {
7420                 /*
7421                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7422                  * imbalance_pct to be conservative.
7423                  */
7424                 if (100 * busiest->avg_load <=
7425                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7426                         goto out_balanced;
7427         }
7428
7429 force_balance:
7430         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7431         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7432         calculate_imbalance(env, &sds);
7433         return sds.busiest;
7434
7435 out_balanced:
7436         env->imbalance = 0;
7437         return NULL;
7438 }
7439
7440 /*
7441  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7442  */
7443 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7444                                      struct sched_group *group)
7445 {
7446         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7447         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7448         int i;
7449
7450         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7451                 unsigned long capacity, wl;
7452                 enum fbq_type rt;
7453
7454                 rq = cpu_rq(i);
7455                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7456
7457                 /*
7458                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7459                  *  - regular: there are !numa tasks
7460                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7461                  *  - all:     there is no distinction
7462                  *
7463                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7464                  * ignore those when there's better options.
7465                  *
7466                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7467                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7468                  * queue by moving tasks around inside the node.
7469                  *
7470                  * If we cannot move enough load due to this classification
7471                  * the next pass will adjust the group classification and
7472                  * allow migration of more tasks.
7473                  *
7474                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7475                  */
7476                 if (rt > env->fbq_type)
7477                         continue;
7478
7479                 capacity = capacity_of(i);
7480
7481                 wl = weighted_cpuload(i);
7482
7483                 /*
7484                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7485                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7486                  */
7487
7488                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7489                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7490                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7491                         continue;
7492
7493                 /*
7494                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7495                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7496                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7497                  * potentially running at a lower capacity.
7498                  *
7499                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7500                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7501                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7502                  * our previous maximum.
7503                  */
7504                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7505                         busiest_load = wl;
7506                         busiest_capacity = capacity;
7507                         busiest = rq;
7508                 }
7509         }
7510
7511         return busiest;
7512 }
7513
7514 /*
7515  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7516  * so long as it is large enough.
7517  */
7518 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7519
7520 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7521 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7522
7523 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7524 {
7525         struct sched_domain *sd = env->sd;
7526
7527         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7528
7529                 /*
7530                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7531                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7532                  * lowest numbered CPUs.
7533                  */
7534                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7535                         return 1;
7536         }
7537
7538         /*
7539          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7540          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7541          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7542          * available on dst_cpu.
7543          */
7544         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7545             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7546                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7547                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7548                         return 1;
7549         }
7550
7551         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7552                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7553                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7554                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7555                         return 1;
7556         }
7557
7558         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7559 }
7560
7561 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7562
7563 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7564 {
7565         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7566         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7567         int cpu, balance_cpu = -1;
7568
7569         /*
7570          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7571          * to do the newly idle load balance.
7572          */
7573         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7574                 return 1;
7575
7576         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7577         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7578         /* Try to find first idle cpu */
7579         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7580                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7581                         continue;
7582
7583                 balance_cpu = cpu;
7584                 break;
7585         }
7586
7587         if (balance_cpu == -1)
7588                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7589
7590         /*
7591          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7592          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7593          */
7594         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7595 }
7596
7597 /*
7598  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7599  * tasks if there is an imbalance.
7600  */
7601 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7602                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7603                         int *continue_balancing)
7604 {
7605         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7606         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7607         struct sched_group *group;
7608         struct rq *busiest;
7609         unsigned long flags;
7610         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7611
7612         struct lb_env env = {
7613                 .sd             = sd,
7614                 .dst_cpu        = this_cpu,
7615                 .dst_rq         = this_rq,
7616                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7617                 .idle           = idle,
7618                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7619                 .cpus           = cpus,
7620                 .fbq_type       = all,
7621                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7622         };
7623
7624         /*
7625          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7626          * other cpus in our group
7627          */
7628         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7629                 env.dst_grpmask = NULL;
7630
7631         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7632
7633         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7634
7635 redo:
7636         if (!should_we_balance(&env)) {
7637                 *continue_balancing = 0;
7638                 goto out_balanced;
7639         }
7640
7641         group = find_busiest_group(&env);
7642         if (!group) {
7643                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7644                 goto out_balanced;
7645         }
7646
7647         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7648         if (!busiest) {
7649                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7650                 goto out_balanced;
7651         }
7652
7653         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7654
7655         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7656
7657         env.src_cpu = busiest->cpu;
7658         env.src_rq = busiest;
7659
7660         ld_moved = 0;
7661         if (busiest->nr_running > 1) {
7662                 /*
7663                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7664                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7665                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7666                  * correctly treated as an imbalance.
7667                  */
7668                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7669                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7670
7671 more_balance:
7672                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7673
7674                 /*
7675                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7676                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7677                  */
7678                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7679                 /*
7680                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7681                  */
7682                 if (cur_ld_moved)
7683                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7684
7685                 /*
7686                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7687                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7688                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7689                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7690                  * See task_rq_lock() family for the details.
7691                  */
7692
7693                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7694
7695                 if (cur_ld_moved) {
7696                         attach_tasks(&env);
7697                         ld_moved += cur_ld_moved;
7698                 }
7699
7700                 local_irq_restore(flags);
7701
7702                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7703                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7704                         goto more_balance;
7705                 }
7706
7707                 /*
7708                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7709                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7710                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7711                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7712                  * sched_group.
7713                  *
7714                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7715                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7716                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7717                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7718                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7719                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7720                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7721                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7722                  * This however should not happen so much in practice and
7723                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7724                  * excess load moved.
7725                  */
7726                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7727
7728                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7729                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7730
7731                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7732                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7733                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7734                         env.loop         = 0;
7735                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7736
7737                         /*
7738                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7739                          * need to continue with same src_cpu.
7740                          */
7741                         goto more_balance;
7742                 }
7743
7744                 /*
7745                  * We failed to reach balance because of affinity.
7746                  */
7747                 if (sd_parent) {
7748                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7749
7750                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7751                                 *group_imbalance = 1;
7752                 }
7753
7754                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7755                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7756                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7757                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7758                                 env.loop = 0;
7759                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7760                                 goto redo;
7761                         }
7762                         goto out_all_pinned;
7763                 }
7764         }
7765
7766         if (!ld_moved) {
7767                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7768                 /*
7769                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7770                  * We do not want newidle balance, which can be very
7771                  * frequent, pollute the failure counter causing
7772                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7773                  */
7774                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7775                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7776                                 sd->nr_balance_failed++;
7777
7778                 if (need_active_balance(&env)) {
7779                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7780
7781                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7782                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7783                          * moved to this_cpu
7784                          */
7785                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7786                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7787                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7788                                                             flags);
7789                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7790                                 goto out_one_pinned;
7791                         }
7792
7793                         /*
7794                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7795                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7796                          * only after active load balance is finished.
7797                          */
7798                         if (!busiest->active_balance) {
7799                                 busiest->active_balance = 1;
7800                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7801                                 active_balance = 1;
7802                         }
7803                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7804
7805                         if (active_balance) {
7806                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7807                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7808                                         &busiest->active_balance_work);
7809                         }
7810
7811                         /*
7812                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7813                          * counter.
7814                          */
7815                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7816                 }
7817         } else
7818                 sd->nr_balance_failed = 0;
7819
7820         if (likely(!active_balance)) {
7821                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7822                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7823         } else {
7824                 /*
7825                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7826                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7827                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7828                  * detach_tasks).
7829                  */
7830                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7831                         sd->balance_interval *= 2;
7832         }
7833
7834         goto out;
7835
7836 out_balanced:
7837         /*
7838          * We reach balance although we may have faced some affinity
7839          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7840          */
7841         if (sd_parent) {
7842                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7843
7844                 if (*group_imbalance)
7845                         *group_imbalance = 0;
7846         }
7847
7848 out_all_pinned:
7849         /*
7850          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7851          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7852          * can try to migrate them.
7853          */
7854         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7855
7856         sd->nr_balance_failed = 0;
7857
7858 out_one_pinned:
7859         /* tune up the balancing interval */
7860         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7861                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7862                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7863                 sd->balance_interval *= 2;
7864
7865         ld_moved = 0;
7866 out:
7867         return ld_moved;
7868 }
7869
7870 static inline unsigned long
7871 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7872 {
7873         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7874
7875         if (cpu_busy)
7876                 interval *= sd->busy_factor;
7877
7878         /* scale ms to jiffies */
7879         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7880         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7881
7882         return interval;
7883 }
7884
7885 static inline void
7886 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7887 {
7888         unsigned long interval, next;
7889
7890         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7891         next = sd->last_balance + interval;
7892
7893         if (time_after(*next_balance, next))
7894                 *next_balance = next;
7895 }
7896
7897 /*
7898  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7899  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7900  */
7901 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7902 {
7903         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7904         int this_cpu = this_rq->cpu;
7905         struct sched_domain *sd;
7906         int pulled_task = 0;
7907         u64 curr_cost = 0;
7908
7909         idle_enter_fair(this_rq);
7910
7911         /*
7912          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7913          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7914          */
7915         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7916
7917         if (!energy_aware() &&
7918             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7919              !this_rq->rd->overload)) {
7920                 rcu_read_lock();
7921                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7922                 if (sd)
7923                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7924                 rcu_read_unlock();
7925
7926                 goto out;
7927         }
7928
7929         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7930
7931         update_blocked_averages(this_cpu);
7932         rcu_read_lock();
7933         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7934                 int continue_balancing = 1;
7935                 u64 t0, domain_cost;
7936
7937                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7938                         continue;
7939
7940                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7941                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7942                         break;
7943                 }
7944
7945                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7946                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7947
7948                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7949                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7950                                                    &continue_balancing);
7951
7952                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7953                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7954                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7955
7956                         curr_cost += domain_cost;
7957                 }
7958
7959                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7960
7961                 /*
7962                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7963                  * now runnable tasks on this rq.
7964                  */
7965                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7966                         break;
7967         }
7968         rcu_read_unlock();
7969
7970         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7971
7972         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7973                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7974
7975         /*
7976          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7977          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7978          * pretend we pulled a task.
7979          */
7980         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7981                 pulled_task = 1;
7982
7983 out:
7984         /* Move the next balance forward */
7985         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7986                 this_rq->next_balance = next_balance;
7987
7988         /* Is there a task of a high priority class? */
7989         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7990                 pulled_task = -1;
7991
7992         if (pulled_task) {
7993                 idle_exit_fair(this_rq);
7994                 this_rq->idle_stamp = 0;
7995         }
7996
7997         return pulled_task;
7998 }
7999
8000 /*
8001  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8002  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8003  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8004  * avoids physical / logical imbalances.
8005  */
8006 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8007 {
8008         struct rq *busiest_rq = data;
8009         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8010         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8011         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8012         struct sched_domain *sd;
8013         struct task_struct *p = NULL;
8014
8015         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8016
8017         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8018         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8019                      !busiest_rq->active_balance))
8020                 goto out_unlock;
8021
8022         /* Is there any task to move? */
8023         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8024                 goto out_unlock;
8025
8026         /*
8027          * This condition is "impossible", if it occurs
8028          * we need to fix it. Originally reported by
8029          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8030          */
8031         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8032
8033         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8034         rcu_read_lock();
8035         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8036                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8037                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8038                                 break;
8039         }
8040
8041         if (likely(sd)) {
8042                 struct lb_env env = {
8043                         .sd             = sd,
8044                         .dst_cpu        = target_cpu,
8045                         .dst_rq         = target_rq,
8046                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8047                         .src_rq         = busiest_rq,
8048                         .idle           = CPU_IDLE,
8049                 };
8050
8051                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8052
8053                 p = detach_one_task(&env);
8054                 if (p) {
8055                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8056                         /*
8057                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8058                          */
8059                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8060                 }
8061                 else
8062                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8063         }
8064         rcu_read_unlock();
8065 out_unlock:
8066         busiest_rq->active_balance = 0;
8067         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8068
8069         if (p)
8070                 attach_one_task(target_rq, p);
8071
8072         local_irq_enable();
8073
8074         return 0;
8075 }
8076
8077 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8078 {
8079         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8080 }
8081
8082 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8083 /*
8084  * idle load balancing details
8085  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8086  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8087  *   load balancing for all the idle CPUs.
8088  */
8089 static struct {
8090         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8091         atomic_t nr_cpus;
8092         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8093 } nohz ____cacheline_aligned;
8094
8095 static inline int find_new_ilb(void)
8096 {
8097         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8098
8099         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8100                 return ilb;
8101
8102         return nr_cpu_ids;
8103 }
8104
8105 /*
8106  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8107  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8108  * CPU (if there is one).
8109  */
8110 static void nohz_balancer_kick(void)
8111 {
8112         int ilb_cpu;
8113
8114         nohz.next_balance++;
8115
8116         ilb_cpu = find_new_ilb();
8117
8118         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8119                 return;
8120
8121         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8122                 return;
8123         /*
8124          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8125          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8126          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8127          * will be run before returning from the IPI.
8128          */
8129         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8130         return;
8131 }
8132
8133 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8134 {
8135         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8136                 /*
8137                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8138                  */
8139                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8140                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8141                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8142                 }
8143                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8144         }
8145 }
8146
8147 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8148 {
8149         struct sched_domain *sd;
8150         int cpu = smp_processor_id();
8151
8152         rcu_read_lock();
8153         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8154
8155         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8156                 goto unlock;
8157         sd->nohz_idle = 0;
8158
8159         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8160 unlock:
8161         rcu_read_unlock();
8162 }
8163
8164 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8165 {
8166         struct sched_domain *sd;
8167         int cpu = smp_processor_id();
8168
8169         rcu_read_lock();
8170         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8171
8172         if (!sd || sd->nohz_idle)
8173                 goto unlock;
8174         sd->nohz_idle = 1;
8175
8176         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8177 unlock:
8178         rcu_read_unlock();
8179 }
8180
8181 /*
8182  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8183  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8184  */
8185 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8186 {
8187         /*
8188          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8189          */
8190         if (!cpu_active(cpu))
8191                 return;
8192
8193         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8194                 return;
8195
8196         /*
8197          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8198          */
8199         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8200                 return;
8201
8202         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8203         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8204         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8205 }
8206
8207 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8208                                         unsigned long action, void *hcpu)
8209 {
8210         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8211         case CPU_DYING:
8212                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8213                 return NOTIFY_OK;
8214         default:
8215                 return NOTIFY_DONE;
8216         }
8217 }
8218 #endif
8219
8220 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8221
8222 /*
8223  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8224  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8225  */
8226 void update_max_interval(void)
8227 {
8228         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8229 }
8230
8231 /*
8232  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8233  * and initiates a balancing operation if so.
8234  *
8235  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8236  */
8237 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8238 {
8239         int continue_balancing = 1;
8240         int cpu = rq->cpu;
8241         unsigned long interval;
8242         struct sched_domain *sd;
8243         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8244         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8245         int update_next_balance = 0;
8246         int need_serialize, need_decay = 0;
8247         u64 max_cost = 0;
8248
8249         update_blocked_averages(cpu);
8250
8251         rcu_read_lock();
8252         for_each_domain(cpu, sd) {
8253                 /*
8254                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8255                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8256                  */
8257                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8258                         sd->max_newidle_lb_cost =
8259                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8260                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8261                         need_decay = 1;
8262                 }
8263                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8264
8265                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8266                         continue;
8267
8268                 /*
8269                  * Stop the load balance at this level. There is another
8270                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8271                  * actively.
8272                  */
8273                 if (!continue_balancing) {
8274                         if (need_decay)
8275                                 continue;
8276                         break;
8277                 }
8278
8279                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8280
8281                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8282                 if (need_serialize) {
8283                         if (!spin_trylock(&balancing))
8284                                 goto out;
8285                 }
8286
8287                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8288                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8289                                 /*
8290                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8291                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8292                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8293                                  */
8294                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8295                         }
8296                         sd->last_balance = jiffies;
8297                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8298                 }
8299                 if (need_serialize)
8300                         spin_unlock(&balancing);
8301 out:
8302                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8303                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8304                         update_next_balance = 1;
8305                 }
8306         }
8307         if (need_decay) {
8308                 /*
8309                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8310                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8311                  */
8312                 rq->max_idle_balance_cost =
8313                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8314         }
8315         rcu_read_unlock();
8316
8317         /*
8318          * next_balance will be updated only when there is a need.
8319          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8320          * updated.
8321          */
8322         if (likely(update_next_balance)) {
8323                 rq->next_balance = next_balance;
8324
8325 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8326                 /*
8327                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8328                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8329                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8330                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8331                  * balance for itself and we need to update the
8332                  * nohz.next_balance accordingly.
8333                  */
8334                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8335                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8336 #endif
8337         }
8338 }
8339
8340 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8341 /*
8342  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8343  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8344  */
8345 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8346 {
8347         int this_cpu = this_rq->cpu;
8348         struct rq *rq;
8349         int balance_cpu;
8350         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8351         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8352         int update_next_balance = 0;
8353
8354         if (idle != CPU_IDLE ||
8355             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8356                 goto end;
8357
8358         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8359                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8360                         continue;
8361
8362                 /*
8363                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8364                  * work being done for other cpus. Next load
8365                  * balancing owner will pick it up.
8366                  */
8367                 if (need_resched())
8368                         break;
8369
8370                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8371
8372                 /*
8373                  * If time for next balance is due,
8374                  * do the balance.
8375                  */
8376                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8377                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8378                         update_rq_clock(rq);
8379                         update_idle_cpu_load(rq);
8380                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8381                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8382                 }
8383
8384                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8385                         next_balance = rq->next_balance;
8386                         update_next_balance = 1;
8387                 }
8388         }
8389
8390         /*
8391          * next_balance will be updated only when there is a need.
8392          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8393          * updated.
8394          */
8395         if (likely(update_next_balance))
8396                 nohz.next_balance = next_balance;
8397 end:
8398         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8399 }
8400
8401 /*
8402  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8403  * of an idle cpu in the system.
8404  *   - This rq has more than one task.
8405  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8406  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8407  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8408  *     multiple busy cpu.
8409  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8410  *     domain span are idle.
8411  */
8412 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8413 {
8414         unsigned long now = jiffies;
8415         struct sched_domain *sd;
8416         struct sched_group_capacity *sgc;
8417         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8418         bool kick = false;
8419
8420         if (unlikely(rq->idle_balance))
8421                 return false;
8422
8423        /*
8424         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8425         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8426         */
8427         set_cpu_sd_state_busy();
8428         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8429
8430         /*
8431          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8432          * balancing.
8433          */
8434         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8435                 return false;
8436
8437         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8438                 return false;
8439
8440         if (rq->nr_running >= 2 &&
8441             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8442                 return true;
8443
8444         rcu_read_lock();
8445         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8446         if (sd && !energy_aware()) {
8447                 sgc = sd->groups->sgc;
8448                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8449
8450                 if (nr_busy > 1) {
8451                         kick = true;
8452                         goto unlock;
8453                 }
8454
8455         }
8456
8457         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8458         if (sd) {
8459                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8460                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8461                         kick = true;
8462                         goto unlock;
8463                 }
8464         }
8465
8466         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8467         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8468                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8469                 kick = true;
8470                 goto unlock;
8471         }
8472
8473 unlock:
8474         rcu_read_unlock();
8475         return kick;
8476 }
8477 #else
8478 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8479 #endif
8480
8481 /*
8482  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8483  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8484  */
8485 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8486 {
8487         struct rq *this_rq = this_rq();
8488         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8489                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8490
8491         /*
8492          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8493          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8494          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8495          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8496          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8497          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8498          */
8499         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8500         rebalance_domains(this_rq, idle);
8501 }
8502
8503 /*
8504  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8505  */
8506 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8507 {
8508         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8509         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8510                 return;
8511
8512         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8513                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8514 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8515         if (nohz_kick_needed(rq))
8516                 nohz_balancer_kick();
8517 #endif
8518 }
8519
8520 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8521 {
8522         update_sysctl();
8523
8524         update_runtime_enabled(rq);
8525 }
8526
8527 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8528 {
8529         update_sysctl();
8530
8531         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8532         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8533 }
8534
8535 #endif /* CONFIG_SMP */
8536
8537 /*
8538  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8539  */
8540 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8541 {
8542         struct cfs_rq *cfs_rq;
8543         struct sched_entity *se = &curr->se;
8544
8545         for_each_sched_entity(se) {
8546                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8547                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8548         }
8549
8550         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8551                 task_tick_numa(rq, curr);
8552
8553         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8554                 rq->rd->overutilized = true;
8555
8556         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8557 }
8558
8559 /*
8560  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8561  *  - child not yet on the tasklist
8562  *  - preemption disabled
8563  */
8564 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8565 {
8566         struct cfs_rq *cfs_rq;
8567         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8568         int this_cpu = smp_processor_id();
8569         struct rq *rq = this_rq();
8570         unsigned long flags;
8571
8572         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8573
8574         update_rq_clock(rq);
8575
8576         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8577         curr = cfs_rq->curr;
8578
8579         /*
8580          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8581          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8582          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8583          * of child point to valid ones.
8584          */
8585         rcu_read_lock();
8586         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8587         rcu_read_unlock();
8588
8589         update_curr(cfs_rq);
8590
8591         if (curr)
8592                 se->vruntime = curr->vruntime;
8593         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8594
8595         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8596                 /*
8597                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8598                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8599                  */
8600                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8601                 resched_curr(rq);
8602         }
8603
8604         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8605
8606         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8607 }
8608
8609 /*
8610  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8611  * the current task.
8612  */
8613 static void
8614 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8615 {
8616         if (!task_on_rq_queued(p))
8617                 return;
8618
8619         /*
8620          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8621          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8622          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8623          */
8624         if (rq->curr == p) {
8625                 if (p->prio > oldprio)
8626                         resched_curr(rq);
8627         } else
8628                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8629 }
8630
8631 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8632 {
8633         struct sched_entity *se = &p->se;
8634
8635         /*
8636          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8637          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8638          * vruntime.
8639          */
8640         if (p->on_rq)
8641                 return true;
8642
8643         /*
8644          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8645          * But there are some cases where it has already been normalized:
8646          *
8647          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8648          *   wake_up_new_task().
8649          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8650          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8651          */
8652         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8653                 return true;
8654
8655         return false;
8656 }
8657
8658 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8659 {
8660         struct sched_entity *se = &p->se;
8661         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8662
8663         if (!vruntime_normalized(p)) {
8664                 /*
8665                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8666                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8667                  */
8668                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8669                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8670         }
8671
8672         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8673         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8674 }
8675
8676 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8677 {
8678         struct sched_entity *se = &p->se;
8679         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8680
8681 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8682         /*
8683          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8684          * class maintain depth value), reset depth properly.
8685          */
8686         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8687 #endif
8688
8689         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8690         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8691
8692         if (!vruntime_normalized(p))
8693                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8694 }
8695
8696 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8697 {
8698         detach_task_cfs_rq(p);
8699 }
8700
8701 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8702 {
8703         attach_task_cfs_rq(p);
8704
8705         if (task_on_rq_queued(p)) {
8706                 /*
8707                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8708                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8709                  * if we can still preempt the current task.
8710                  */
8711                 if (rq->curr == p)
8712                         resched_curr(rq);
8713                 else
8714                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8715         }
8716 }
8717
8718 /* Account for a task changing its policy or group.
8719  *
8720  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8721  * migrates between groups/classes.
8722  */
8723 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8724 {
8725         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8726
8727         for_each_sched_entity(se) {
8728                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8729
8730                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8731                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8732                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8733         }
8734 }
8735
8736 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8737 {
8738         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8739         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8740 #ifndef CONFIG_64BIT
8741         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8742 #endif
8743 #ifdef CONFIG_SMP
8744         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8745         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8746 #endif
8747 }
8748
8749 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8750 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8751 {
8752         detach_task_cfs_rq(p);
8753         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8754
8755 #ifdef CONFIG_SMP
8756         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8757         p->se.avg.last_update_time = 0;
8758 #endif
8759         attach_task_cfs_rq(p);
8760 }
8761
8762 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8763 {
8764         int i;
8765
8766         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8767
8768         for_each_possible_cpu(i) {
8769                 if (tg->cfs_rq)
8770                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8771                 if (tg->se) {
8772                         if (tg->se[i])
8773                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8774                         kfree(tg->se[i]);
8775                 }
8776         }
8777
8778         kfree(tg->cfs_rq);
8779         kfree(tg->se);
8780 }
8781
8782 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8783 {
8784         struct cfs_rq *cfs_rq;
8785         struct sched_entity *se;
8786         int i;
8787
8788         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8789         if (!tg->cfs_rq)
8790                 goto err;
8791         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8792         if (!tg->se)
8793                 goto err;
8794
8795         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8796
8797         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8798
8799         for_each_possible_cpu(i) {
8800                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8801                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8802                 if (!cfs_rq)
8803                         goto err;
8804
8805                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8806                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8807                 if (!se)
8808                         goto err_free_rq;
8809
8810                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8811                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8812                 init_entity_runnable_average(se);
8813         }
8814
8815         return 1;
8816
8817 err_free_rq:
8818         kfree(cfs_rq);
8819 err:
8820         return 0;
8821 }
8822
8823 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8824 {
8825         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8826         unsigned long flags;
8827
8828         /*
8829         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8830         * check on_list without danger of it being re-added.
8831         */
8832         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8833                 return;
8834
8835         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8836         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8837         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8838 }
8839
8840 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8841                         struct sched_entity *se, int cpu,
8842                         struct sched_entity *parent)
8843 {
8844         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8845
8846         cfs_rq->tg = tg;
8847         cfs_rq->rq = rq;
8848         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8849
8850         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8851         tg->se[cpu] = se;
8852
8853         /* se could be NULL for root_task_group */
8854         if (!se)
8855                 return;
8856
8857         if (!parent) {
8858                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8859                 se->depth = 0;
8860         } else {
8861                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8862                 se->depth = parent->depth + 1;
8863         }
8864
8865         se->my_q = cfs_rq;
8866         /* guarantee group entities always have weight */
8867         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8868         se->parent = parent;
8869 }
8870
8871 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8872
8873 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8874 {
8875         int i;
8876         unsigned long flags;
8877
8878         /*
8879          * We can't change the weight of the root cgroup.
8880          */
8881         if (!tg->se[0])
8882                 return -EINVAL;
8883
8884         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8885
8886         mutex_lock(&shares_mutex);
8887         if (tg->shares == shares)
8888                 goto done;
8889
8890         tg->shares = shares;
8891         for_each_possible_cpu(i) {
8892                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8893                 struct sched_entity *se;
8894
8895                 se = tg->se[i];
8896                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8897                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8898
8899                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8900                 update_rq_clock(rq);
8901                 for_each_sched_entity(se)
8902                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8903                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8904         }
8905
8906 done:
8907         mutex_unlock(&shares_mutex);
8908         return 0;
8909 }
8910 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8911
8912 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8913
8914 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8915 {
8916         return 1;
8917 }
8918
8919 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8920
8921 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8922
8923
8924 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8925 {
8926         struct sched_entity *se = &task->se;
8927         unsigned int rr_interval = 0;
8928
8929         /*
8930          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8931          * idle runqueue:
8932          */
8933         if (rq->cfs.load.weight)
8934                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8935
8936         return rr_interval;
8937 }
8938
8939 /*
8940  * All the scheduling class methods:
8941  */
8942 const struct sched_class fair_sched_class = {
8943         .next                   = &idle_sched_class,
8944         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8945         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8946         .yield_task             = yield_task_fair,
8947         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8948
8949         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8950
8951         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8952         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8953
8954 #ifdef CONFIG_SMP
8955         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8956         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8957
8958         .rq_online              = rq_online_fair,
8959         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8960
8961         .task_waking            = task_waking_fair,
8962         .task_dead              = task_dead_fair,
8963         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8964 #endif
8965
8966         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8967         .task_tick              = task_tick_fair,
8968         .task_fork              = task_fork_fair,
8969
8970         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8971         .switched_from          = switched_from_fair,
8972         .switched_to            = switched_to_fair,
8973
8974         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8975
8976         .update_curr            = update_curr_fair,
8977
8978 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8979         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8980 #endif
8981 };
8982
8983 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8984 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8985 {
8986         struct cfs_rq *cfs_rq;
8987
8988         rcu_read_lock();
8989         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8990                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8991         rcu_read_unlock();
8992 }
8993
8994 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8995 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8996 {
8997         int node;
8998         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8999
9000         for_each_online_node(node) {
9001                 if (p->numa_faults) {
9002                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9003                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9004                 }
9005                 if (p->numa_group) {
9006                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9007                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9008                 }
9009                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9010         }
9011 }
9012 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9013 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9014
9015 __init void init_sched_fair_class(void)
9016 {
9017 #ifdef CONFIG_SMP
9018         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9019
9020 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9021         nohz.next_balance = jiffies;
9022         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9023         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9024 #endif
9025 #endif /* SMP */
9026
9027 }