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