DEBUG: sched: add tracepoint for CPU load/util signals
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37 #include "tune.h"
38
39 /*
40  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
41  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
57  *
58  * Options are:
59  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  */
63 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
64         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
65
66 /*
67  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
68  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
72
73 /*
74  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
75  */
76 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
77
78 /*
79  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
80  * parent will (try to) run first.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
83
84 /*
85  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
86  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
87  *
88  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
89  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
90  * have immediate wakeup/sleep latencies.
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
94
95 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
96
97 /*
98  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
99  * distribution.
100  * (default: 10msec)
101  */
102 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
105 /*
106  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
107  * each time a cfs_rq requests quota.
108  *
109  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
110  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
111  * we will always only issue the remaining available time.
112  *
113  * default: 5 msec, units: microseconds
114   */
115 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
116 #endif
117
118 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
119 {
120         lw->weight += inc;
121         lw->inv_weight = 0;
122 }
123
124 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
125 {
126         lw->weight -= dec;
127         lw->inv_weight = 0;
128 }
129
130 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
131 {
132         lw->weight = w;
133         lw->inv_weight = 0;
134 }
135
136 /*
137  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
138  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
139  * to users decreases. But the relationship is not linear,
140  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
141  * number of CPUs.
142  *
143  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
144  */
145 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
146 {
147         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
148         unsigned int factor;
149
150         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
151         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
152                 factor = 1;
153                 break;
154         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
155                 factor = cpus;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
158         default:
159                 factor = 1 + ilog2(cpus);
160                 break;
161         }
162
163         return factor;
164 }
165
166 static void update_sysctl(void)
167 {
168         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
169
170 #define SET_SYSCTL(name) \
171         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
172         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
173         SET_SYSCTL(sched_latency);
174         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
175 #undef SET_SYSCTL
176 }
177
178 void sched_init_granularity(void)
179 {
180         update_sysctl();
181 }
182
183 #define WMULT_CONST     (~0U)
184 #define WMULT_SHIFT     32
185
186 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
187 {
188         unsigned long w;
189
190         if (likely(lw->inv_weight))
191                 return;
192
193         w = scale_load_down(lw->weight);
194
195         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
196                 lw->inv_weight = 1;
197         else if (unlikely(!w))
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
199         else
200                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
201 }
202
203 /*
204  * delta_exec * weight / lw.weight
205  *   OR
206  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
207  *
208  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
209  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
210  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
211  *
212  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
213  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
214  */
215 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
216 {
217         u64 fact = scale_load_down(weight);
218         int shift = WMULT_SHIFT;
219
220         __update_inv_weight(lw);
221
222         if (unlikely(fact >> 32)) {
223                 while (fact >> 32) {
224                         fact >>= 1;
225                         shift--;
226                 }
227         }
228
229         /* hint to use a 32x32->64 mul */
230         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
231
232         while (fact >> 32) {
233                 fact >>= 1;
234                 shift--;
235         }
236
237         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
238 }
239
240
241 const struct sched_class fair_sched_class;
242
243 /**************************************************************
244  * CFS operations on generic schedulable entities:
245  */
246
247 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
248
249 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
250 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
251 {
252         return cfs_rq->rq;
253 }
254
255 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
256 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
261         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
262 #endif
263         return container_of(se, struct task_struct, se);
264 }
265
266 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
267 #define for_each_sched_entity(se) \
268                 for (; se; se = se->parent)
269
270 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
271 {
272         return p->se.cfs_rq;
273 }
274
275 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
276 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         return se->cfs_rq;
279 }
280
281 /* runqueue "owned" by this group */
282 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
283 {
284         return grp->my_q;
285 }
286
287 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
288 {
289         if (!cfs_rq->on_list) {
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases.
295                  */
296                 if (cfs_rq->tg->parent &&
297                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
298                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
299                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
300                 } else {
301                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 }
304
305                 cfs_rq->on_list = 1;
306         }
307 }
308
309 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         if (cfs_rq->on_list) {
312                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
313                 cfs_rq->on_list = 0;
314         }
315 }
316
317 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
318 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
319         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
320
321 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
322 static inline struct cfs_rq *
323 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
324 {
325         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
326                 return se->cfs_rq;
327
328         return NULL;
329 }
330
331 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
332 {
333         return se->parent;
334 }
335
336 static void
337 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
338 {
339         int se_depth, pse_depth;
340
341         /*
342          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
343          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
344          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
345          * parent.
346          */
347
348         /* First walk up until both entities are at same depth */
349         se_depth = (*se)->depth;
350         pse_depth = (*pse)->depth;
351
352         while (se_depth > pse_depth) {
353                 se_depth--;
354                 *se = parent_entity(*se);
355         }
356
357         while (pse_depth > se_depth) {
358                 pse_depth--;
359                 *pse = parent_entity(*pse);
360         }
361
362         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
363                 *se = parent_entity(*se);
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366 }
367
368 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
369
370 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
371 {
372         return container_of(se, struct task_struct, se);
373 }
374
375 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
376 {
377         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
378 }
379
380 #define entity_is_task(se)      1
381
382 #define for_each_sched_entity(se) \
383                 for (; se; se = NULL)
384
385 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
386 {
387         return &task_rq(p)->cfs;
388 }
389
390 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
391 {
392         struct task_struct *p = task_of(se);
393         struct rq *rq = task_rq(p);
394
395         return &rq->cfs;
396 }
397
398 /* runqueue "owned" by this group */
399 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
400 {
401         return NULL;
402 }
403
404 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
405 {
406 }
407
408 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
413                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
414
415 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
416 {
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline void
421 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
422 {
423 }
424
425 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static __always_inline
428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
429
430 /**************************************************************
431  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
432  */
433
434 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
435 {
436         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
437         if (delta > 0)
438                 max_vruntime = vruntime;
439
440         return max_vruntime;
441 }
442
443 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
444 {
445         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
446         if (delta < 0)
447                 min_vruntime = vruntime;
448
449         return min_vruntime;
450 }
451
452 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
453                                 struct sched_entity *b)
454 {
455         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
456 }
457
458 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
461
462         if (cfs_rq->curr)
463                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
464
465         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
466                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
467                                                    struct sched_entity,
468                                                    run_node);
469
470                 if (!cfs_rq->curr)
471                         vruntime = se->vruntime;
472                 else
473                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
474         }
475
476         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
477         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
478 #ifndef CONFIG_64BIT
479         smp_wmb();
480         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * Enqueue an entity into the rb-tree:
486  */
487 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
488 {
489         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
490         struct rb_node *parent = NULL;
491         struct sched_entity *entry;
492         int leftmost = 1;
493
494         /*
495          * Find the right place in the rbtree:
496          */
497         while (*link) {
498                 parent = *link;
499                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
500                 /*
501                  * We dont care about collisions. Nodes with
502                  * the same key stay together.
503                  */
504                 if (entity_before(se, entry)) {
505                         link = &parent->rb_left;
506                 } else {
507                         link = &parent->rb_right;
508                         leftmost = 0;
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
514          * used):
515          */
516         if (leftmost)
517                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
518
519         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
520         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
521 }
522
523 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
524 {
525         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
526                 struct rb_node *next_node;
527
528                 next_node = rb_next(&se->run_node);
529                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
530         }
531
532         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
533 }
534
535 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
538
539         if (!left)
540                 return NULL;
541
542         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
543 }
544
545 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
548
549         if (!next)
550                 return NULL;
551
552         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
556 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!last)
561                 return NULL;
562
563         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
564 }
565
566 /**************************************************************
567  * Scheduling class statistics methods:
568  */
569
570 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
571                 void __user *buffer, size_t *lenp,
572                 loff_t *ppos)
573 {
574         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
575         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
576
577         if (ret || !write)
578                 return ret;
579
580         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
581                                         sysctl_sched_min_granularity);
582
583 #define WRT_SYSCTL(name) \
584         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
585         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
586         WRT_SYSCTL(sched_latency);
587         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
588 #undef WRT_SYSCTL
589
590         return 0;
591 }
592 #endif
593
594 /*
595  * delta /= w
596  */
597 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
598 {
599         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
600                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
601
602         return delta;
603 }
604
605 /*
606  * The idea is to set a period in which each task runs once.
607  *
608  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
609  * this period because otherwise the slices get too small.
610  *
611  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
612  */
613 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
614 {
615         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
616                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
617         else
618                 return sysctl_sched_latency;
619 }
620
621 /*
622  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
623  * proportional to the weight.
624  *
625  * s = p*P[w/rw]
626  */
627 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
630
631         for_each_sched_entity(se) {
632                 struct load_weight *load;
633                 struct load_weight lw;
634
635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
636                 load = &cfs_rq->load;
637
638                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
639                         lw = cfs_rq->load;
640
641                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
642                         load = &lw;
643                 }
644                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
645         }
646         return slice;
647 }
648
649 /*
650  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
651  *
652  * vs = s/w
653  */
654 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
655 {
656         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
657 }
658
659 #ifdef CONFIG_SMP
660 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
661 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
662
663 /*
664  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
665  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
666  * dependent on this value.
667  */
668 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
669 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
670 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
671
672 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
674 {
675         struct sched_avg *sa = &se->avg;
676
677         sa->last_update_time = 0;
678         /*
679          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
680          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
681          * will definitely be update (after enqueue).
682          */
683         sa->period_contrib = 1023;
684         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
685         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
686         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
687         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
688         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
689 }
690
691 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
693 #else
694 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
695 {
696 }
697 #endif
698
699 /*
700  * Update the current task's runtime statistics.
701  */
702 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
703 {
704         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
705         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
706         u64 delta_exec;
707
708         if (unlikely(!curr))
709                 return;
710
711         delta_exec = now - curr->exec_start;
712         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
713                 return;
714
715         curr->exec_start = now;
716
717         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
718                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
719
720         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
721         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
722
723         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
724         update_min_vruntime(cfs_rq);
725
726         if (entity_is_task(curr)) {
727                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
728
729                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
730                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
731                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
732         }
733
734         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
735 }
736
737 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
738 {
739         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
740 }
741
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
746 }
747
748 /*
749  * Task is being enqueued - update stats:
750  */
751 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
752 {
753         /*
754          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
755          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
756          */
757         if (se != cfs_rq->curr)
758                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
759 }
760
761 static void
762 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
763 {
764         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
766         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
767         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
768                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
769 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
770         if (entity_is_task(se)) {
771                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
772                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
773         }
774 #endif
775         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
776 }
777
778 static inline void
779 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
780 {
781         /*
782          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
783          * waiting task:
784          */
785         if (se != cfs_rq->curr)
786                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
787 }
788
789 /*
790  * We are picking a new current task - update its stats:
791  */
792 static inline void
793 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
794 {
795         /*
796          * We are starting a new run period:
797          */
798         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
799 }
800
801 /**************************************************
802  * Scheduling class queueing methods:
803  */
804
805 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
806 /*
807  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
808  * calculated based on the tasks virtual memory size and
809  * numa_balancing_scan_size.
810  */
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
813
814 /* Portion of address space to scan in MB */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
816
817 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
818 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
819
820 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
821 {
822         unsigned long rss = 0;
823         unsigned long nr_scan_pages;
824
825         /*
826          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
827          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
828          * on resident pages
829          */
830         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
831         rss = get_mm_rss(p->mm);
832         if (!rss)
833                 rss = nr_scan_pages;
834
835         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
836         return rss / nr_scan_pages;
837 }
838
839 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
840 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
841
842 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
843 {
844         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
845         unsigned int scan, floor;
846         unsigned int windows = 1;
847
848         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
849                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
850         floor = 1000 / windows;
851
852         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
853         return max_t(unsigned int, floor, scan);
854 }
855
856 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
857 {
858         unsigned int smin = task_scan_min(p);
859         unsigned int smax;
860
861         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
862         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
863         return max(smin, smax);
864 }
865
866 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
867 {
868         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
869         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
870 }
871
872 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
873 {
874         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
875         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
876 }
877
878 struct numa_group {
879         atomic_t refcount;
880
881         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
882         int nr_tasks;
883         pid_t gid;
884
885         struct rcu_head rcu;
886         nodemask_t active_nodes;
887         unsigned long total_faults;
888         /*
889          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
890          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
891          * more by CPU use than by memory faults.
892          */
893         unsigned long *faults_cpu;
894         unsigned long faults[0];
895 };
896
897 /* Shared or private faults. */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
899
900 /* Memory and CPU locality */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
902
903 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
904 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
905
906 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
907 {
908         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
909 }
910
911 /*
912  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
913  * occupy the first half of the array. The second half of the
914  * array is for current counters, which are averaged into the
915  * first set by task_numa_placement.
916  */
917 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
918 {
919         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
920 }
921
922 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
923 {
924         if (!p->numa_faults)
925                 return 0;
926
927         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
928                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
929 }
930
931 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
932 {
933         if (!p->numa_group)
934                 return 0;
935
936         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
937                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
938 }
939
940 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
941 {
942         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
943                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
944 }
945
946 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
947 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
948                                         int maxdist, bool task)
949 {
950         unsigned long score = 0;
951         int node;
952
953         /*
954          * All nodes are directly connected, and the same distance
955          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
956          */
957         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
958                 return 0;
959
960         /*
961          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
962          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
963          */
964         for_each_online_node(node) {
965                 unsigned long faults;
966                 int dist = node_distance(nid, node);
967
968                 /*
969                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
970                  * for placement; nid was already counted.
971                  */
972                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
973                         continue;
974
975                 /*
976                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
977                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
978                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
979                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
980                  * of each group. Skip other nodes.
981                  */
982                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
983                                         dist > maxdist)
984                         continue;
985
986                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
987                 if (task)
988                         faults = task_faults(p, node);
989                 else
990                         faults = group_faults(p, node);
991
992                 /*
993                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
994                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
995                  * directly connected bounce traffic through intermediate
996                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
997                  * The further away a node is, the less the faults count.
998                  * This seems to result in good task placement.
999                  */
1000                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1001                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1002                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1003                 }
1004
1005                 score += faults;
1006         }
1007
1008         return score;
1009 }
1010
1011 /*
1012  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1013  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1014  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1015  * evenly spread out between numa nodes.
1016  */
1017 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1018                                         int dist)
1019 {
1020         unsigned long faults, total_faults;
1021
1022         if (!p->numa_faults)
1023                 return 0;
1024
1025         total_faults = p->total_numa_faults;
1026
1027         if (!total_faults)
1028                 return 0;
1029
1030         faults = task_faults(p, nid);
1031         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1032
1033         return 1000 * faults / total_faults;
1034 }
1035
1036 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1037                                          int dist)
1038 {
1039         unsigned long faults, total_faults;
1040
1041         if (!p->numa_group)
1042                 return 0;
1043
1044         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1045
1046         if (!total_faults)
1047                 return 0;
1048
1049         faults = group_faults(p, nid);
1050         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1051
1052         return 1000 * faults / total_faults;
1053 }
1054
1055 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1056                                 int src_nid, int dst_cpu)
1057 {
1058         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1059         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1060         int last_cpupid, this_cpupid;
1061
1062         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1063
1064         /*
1065          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1066          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1067          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1068          *
1069          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1070          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1071          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1072          *
1073          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1074          * same result twice in a row, given these samples are fully
1075          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1076          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1077          *
1078          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1079          * act on an unlikely task<->page relation.
1080          */
1081         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1082         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1083                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1084                 return false;
1085
1086         /* Always allow migrate on private faults */
1087         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1088                 return true;
1089
1090         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1091         if (!ng)
1092                 return true;
1093
1094         /*
1095          * Do not migrate if the destination is not a node that
1096          * is actively used by this numa group.
1097          */
1098         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1099                 return false;
1100
1101         /*
1102          * Source is a node that is not actively used by this
1103          * numa group, while the destination is. Migrate.
1104          */
1105         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1106                 return true;
1107
1108         /*
1109          * Both source and destination are nodes in active
1110          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1111          * by migrating from more heavily used groups, to less
1112          * heavily used ones, spreading the load around.
1113          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1114          */
1115         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1116 }
1117
1118 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1119 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1120 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1121 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1122 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1123
1124 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1125 struct numa_stats {
1126         unsigned long nr_running;
1127         unsigned long load;
1128
1129         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1130         unsigned long compute_capacity;
1131
1132         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1133         unsigned long task_capacity;
1134         int has_free_capacity;
1135 };
1136
1137 /*
1138  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1139  */
1140 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1141 {
1142         int smt, cpu, cpus = 0;
1143         unsigned long capacity;
1144
1145         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1146         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1147                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1148
1149                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1150                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1151                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1152
1153                 cpus++;
1154         }
1155
1156         /*
1157          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1158          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1159          * not find this node attractive.
1160          *
1161          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1162          * imbalance and bail there.
1163          */
1164         if (!cpus)
1165                 return;
1166
1167         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1168         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1169         capacity = cpus / smt; /* cores */
1170
1171         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1172                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1173         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1174 }
1175
1176 struct task_numa_env {
1177         struct task_struct *p;
1178
1179         int src_cpu, src_nid;
1180         int dst_cpu, dst_nid;
1181
1182         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1183
1184         int imbalance_pct;
1185         int dist;
1186
1187         struct task_struct *best_task;
1188         long best_imp;
1189         int best_cpu;
1190 };
1191
1192 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1193                              struct task_struct *p, long imp)
1194 {
1195         if (env->best_task)
1196                 put_task_struct(env->best_task);
1197         if (p)
1198                 get_task_struct(p);
1199
1200         env->best_task = p;
1201         env->best_imp = imp;
1202         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1203 }
1204
1205 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1206                                 struct task_numa_env *env)
1207 {
1208         long imb, old_imb;
1209         long orig_src_load, orig_dst_load;
1210         long src_capacity, dst_capacity;
1211
1212         /*
1213          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1214          *
1215          * src_load        dst_load
1216          * ------------ vs ---------
1217          * src_capacity    dst_capacity
1218          */
1219         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1220         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1221
1222         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1223         if (dst_load < src_load)
1224                 swap(dst_load, src_load);
1225
1226         /* Is the difference below the threshold? */
1227         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1228               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1229         if (imb <= 0)
1230                 return false;
1231
1232         /*
1233          * The imbalance is above the allowed threshold.
1234          * Compare it with the old imbalance.
1235          */
1236         orig_src_load = env->src_stats.load;
1237         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1238
1239         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1240                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1241
1242         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1243                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1244
1245         /* Would this change make things worse? */
1246         return (imb > old_imb);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1251  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1252  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1253  * be exchanged with the source task
1254  */
1255 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1256                               long taskimp, long groupimp)
1257 {
1258         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1259         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1260         struct task_struct *cur;
1261         long src_load, dst_load;
1262         long load;
1263         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1264         long moveimp = imp;
1265         int dist = env->dist;
1266
1267         rcu_read_lock();
1268
1269         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1270         cur = dst_rq->curr;
1271         /*
1272          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1273          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1274          * is safe under RCU read lock.
1275          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1276          * put_task_struct() after the last schedule().
1277          */
1278         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1279                 cur = NULL;
1280         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1281
1282         /*
1283          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1284          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1285          */
1286         if (cur == env->p)
1287                 goto unlock;
1288
1289         /*
1290          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1291          * source and destination node. Calculate the total differential for
1292          * the source task and potential destination task. The more negative
1293          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1294          * be incurred if the tasks were swapped.
1295          */
1296         if (cur) {
1297                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1298                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1299                         goto unlock;
1300
1301                 /*
1302                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1303                  * in any group then look only at task weights.
1304                  */
1305                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1306                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1307                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1308                         /*
1309                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1310                          * tasks within a group over tiny differences.
1311                          */
1312                         if (cur->numa_group)
1313                                 imp -= imp/16;
1314                 } else {
1315                         /*
1316                          * Compare the group weights. If a task is all by
1317                          * itself (not part of a group), use the task weight
1318                          * instead.
1319                          */
1320                         if (cur->numa_group)
1321                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                         else
1324                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1325                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1326                 }
1327         }
1328
1329         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1330                 goto unlock;
1331
1332         if (!cur) {
1333                 /* Is there capacity at our destination? */
1334                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1335                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1336                         goto unlock;
1337
1338                 goto balance;
1339         }
1340
1341         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1342         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1343                         dst_rq->nr_running == 1)
1344                 goto assign;
1345
1346         /*
1347          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1348          */
1349 balance:
1350         load = task_h_load(env->p);
1351         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1352         src_load = env->src_stats.load - load;
1353
1354         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1355                 /*
1356                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1357                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1358                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1359                  * so an actually idle CPU will win.
1360                  */
1361                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1362                         imp = moveimp - 1;
1363                         cur = NULL;
1364                         goto assign;
1365                 }
1366         }
1367
1368         if (imp <= env->best_imp)
1369                 goto unlock;
1370
1371         if (cur) {
1372                 load = task_h_load(cur);
1373                 dst_load -= load;
1374                 src_load += load;
1375         }
1376
1377         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1378                 goto unlock;
1379
1380         /*
1381          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1382          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1383          */
1384         if (!cur)
1385                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1386
1387 assign:
1388         task_numa_assign(env, cur, imp);
1389 unlock:
1390         rcu_read_unlock();
1391 }
1392
1393 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1394                                 long taskimp, long groupimp)
1395 {
1396         int cpu;
1397
1398         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1399                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1400                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1401                         continue;
1402
1403                 env->dst_cpu = cpu;
1404                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1405         }
1406 }
1407
1408 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1409 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1410 {
1411         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1412         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1413
1414         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1415                 return false;
1416
1417         /*
1418          * Only consider a task move if the source has a higher load
1419          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1420          *
1421          *      src->load                dst->load
1422          * --------------------- vs ---------------------
1423          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1424          */
1425         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1426
1427             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1428                 return true;
1429
1430         return false;
1431 }
1432
1433 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1434 {
1435         struct task_numa_env env = {
1436                 .p = p,
1437
1438                 .src_cpu = task_cpu(p),
1439                 .src_nid = task_node(p),
1440
1441                 .imbalance_pct = 112,
1442
1443                 .best_task = NULL,
1444                 .best_imp = 0,
1445                 .best_cpu = -1
1446         };
1447         struct sched_domain *sd;
1448         unsigned long taskweight, groupweight;
1449         int nid, ret, dist;
1450         long taskimp, groupimp;
1451
1452         /*
1453          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1454          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1455          *
1456          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1457          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1458          * to satisfy here.
1459          */
1460         rcu_read_lock();
1461         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1462         if (sd)
1463                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1464         rcu_read_unlock();
1465
1466         /*
1467          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1468          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1469          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1470          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1471          */
1472         if (unlikely(!sd)) {
1473                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1474                 return -EINVAL;
1475         }
1476
1477         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1478         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1479         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1480         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1481         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1482         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1483         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1484         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1485
1486         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1487         if (numa_has_capacity(&env))
1488                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1489
1490         /*
1491          * Look at other nodes in these cases:
1492          * - there is no space available on the preferred_nid
1493          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1494          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1495          *   we need to check other locations.
1496          */
1497         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1498                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1499                 for_each_online_node(nid) {
1500                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1501                                 continue;
1502
1503                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1504                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1505                                                 dist != env.dist) {
1506                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1507                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1508                         }
1509
1510                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1511                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1512                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1513                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1514                                 continue;
1515
1516                         env.dist = dist;
1517                         env.dst_nid = nid;
1518                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1519                         if (numa_has_capacity(&env))
1520                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1521                 }
1522         }
1523
1524         /*
1525          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1526          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1527          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1528          * settle down.
1529          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1530          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1531          */
1532         if (p->numa_group) {
1533                 if (env.best_cpu == -1)
1534                         nid = env.src_nid;
1535                 else
1536                         nid = env.dst_nid;
1537
1538                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1539                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1540         }
1541
1542         /* No better CPU than the current one was found. */
1543         if (env.best_cpu == -1)
1544                 return -EAGAIN;
1545
1546         /*
1547          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1548          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1549          */
1550         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1551
1552         if (env.best_task == NULL) {
1553                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1554                 if (ret != 0)
1555                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1556                 return ret;
1557         }
1558
1559         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1560         if (ret != 0)
1561                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1562         put_task_struct(env.best_task);
1563         return ret;
1564 }
1565
1566 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1567 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1568 {
1569         unsigned long interval = HZ;
1570
1571         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1572         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1573                 return;
1574
1575         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1576         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1577         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1578
1579         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1580         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1581                 return;
1582
1583         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1584         task_numa_migrate(p);
1585 }
1586
1587 /*
1588  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1589  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1590  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1591  * located.
1592  *
1593  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1594  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1595  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1596  * only removed when they drop below 3/16.
1597  */
1598 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1599 {
1600         unsigned long faults, max_faults = 0;
1601         int nid;
1602
1603         for_each_online_node(nid) {
1604                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1605                 if (faults > max_faults)
1606                         max_faults = faults;
1607         }
1608
1609         for_each_online_node(nid) {
1610                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1611                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1612                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1613                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1614                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1615                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1616         }
1617 }
1618
1619 /*
1620  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1621  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1622  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1623  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1624  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1625  */
1626 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1627 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1628
1629 /*
1630  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1631  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1632  * the page accesses are shared with other processes.
1633  * Otherwise, decrease the scan period.
1634  */
1635 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1636                         unsigned long shared, unsigned long private)
1637 {
1638         unsigned int period_slot;
1639         int ratio;
1640         int diff;
1641
1642         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1643         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1644
1645         /*
1646          * If there were no record hinting faults then either the task is
1647          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1648          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1649          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1650          * node is overloaded. In either case, scan slower
1651          */
1652         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1653                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1654                         p->numa_scan_period << 1);
1655
1656                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1657                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1658
1659                 return;
1660         }
1661
1662         /*
1663          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1664          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1665          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1666          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1667          */
1668         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1669         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1670         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1671                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1672                 if (!slot)
1673                         slot = 1;
1674                 diff = slot * period_slot;
1675         } else {
1676                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1677
1678                 /*
1679                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1680                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1681                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1682                  * speaking the intent is that there is little point
1683                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1684                  * simply bounce migrations uselessly
1685                  */
1686                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1687                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1688         }
1689
1690         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1691                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1692         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1693 }
1694
1695 /*
1696  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1697  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1698  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1699  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1700  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1701  */
1702 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1703 {
1704         u64 runtime, delta, now;
1705         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1706         now = p->se.exec_start;
1707         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1708
1709         if (p->last_task_numa_placement) {
1710                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1711                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1712         } else {
1713                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1714                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1715         }
1716
1717         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1718         p->last_task_numa_placement = now;
1719
1720         return delta;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1725  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1726  * otherwise workloads might not converge.
1727  */
1728 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1729 {
1730         nodemask_t nodes;
1731         int dist;
1732
1733         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1734         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1735                 return nid;
1736
1737         /*
1738          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1739          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1740          * both the node itself, and on nearby nodes.
1741          */
1742         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1743                 unsigned long score, max_score = 0;
1744                 int node, max_node = nid;
1745
1746                 dist = sched_max_numa_distance;
1747
1748                 for_each_online_node(node) {
1749                         score = group_weight(p, node, dist);
1750                         if (score > max_score) {
1751                                 max_score = score;
1752                                 max_node = node;
1753                         }
1754                 }
1755                 return max_node;
1756         }
1757
1758         /*
1759          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1760          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1761          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1762          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1763          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1764          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1765          * keep the complexity of the search down.
1766          */
1767         nodes = node_online_map;
1768         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1769                 unsigned long max_faults = 0;
1770                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1771                 int a, b;
1772
1773                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1774                 if (!find_numa_distance(dist))
1775                         continue;
1776
1777                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1778                         unsigned long faults = 0;
1779                         nodemask_t this_group;
1780                         nodes_clear(this_group);
1781
1782                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1783                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1784                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1785                                         faults += group_faults(p, b);
1786                                         node_set(b, this_group);
1787                                         node_clear(b, nodes);
1788                                 }
1789                         }
1790
1791                         /* Remember the top group. */
1792                         if (faults > max_faults) {
1793                                 max_faults = faults;
1794                                 max_group = this_group;
1795                                 /*
1796                                  * subtle: at the smallest distance there is
1797                                  * just one node left in each "group", the
1798                                  * winner is the preferred nid.
1799                                  */
1800                                 nid = a;
1801                         }
1802                 }
1803                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1804                 if (!max_faults)
1805                         break;
1806                 nodes = max_group;
1807         }
1808         return nid;
1809 }
1810
1811 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1812 {
1813         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1814         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1815         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1816         unsigned long total_faults;
1817         u64 runtime, period;
1818         spinlock_t *group_lock = NULL;
1819
1820         /*
1821          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1822          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1823          * that the field is read in a single access:
1824          */
1825         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1826         if (p->numa_scan_seq == seq)
1827                 return;
1828         p->numa_scan_seq = seq;
1829         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1830
1831         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1832                        p->numa_faults_locality[1];
1833         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1834
1835         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1836         if (p->numa_group) {
1837                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1838                 spin_lock_irq(group_lock);
1839         }
1840
1841         /* Find the node with the highest number of faults */
1842         for_each_online_node(nid) {
1843                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1844                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1845                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1846                 int priv;
1847
1848                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1849                         long diff, f_diff, f_weight;
1850
1851                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1852                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1853                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1854                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1855
1856                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1857                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1858                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1859                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1860
1861                         /*
1862                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1863                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1864                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1865                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1866                          * faults are less important.
1867                          */
1868                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1869                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1870                                    (total_faults + 1);
1871                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1872                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1873
1874                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1875                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1876                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1877                         p->total_numa_faults += diff;
1878                         if (p->numa_group) {
1879                                 /*
1880                                  * safe because we can only change our own group
1881                                  *
1882                                  * mem_idx represents the offset for a given
1883                                  * nid and priv in a specific region because it
1884                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1885                                  */
1886                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1887                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1888                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1889                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1890                         }
1891                 }
1892
1893                 if (faults > max_faults) {
1894                         max_faults = faults;
1895                         max_nid = nid;
1896                 }
1897
1898                 if (group_faults > max_group_faults) {
1899                         max_group_faults = group_faults;
1900                         max_group_nid = nid;
1901                 }
1902         }
1903
1904         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1905
1906         if (p->numa_group) {
1907                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1908                 spin_unlock_irq(group_lock);
1909                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1910         }
1911
1912         if (max_faults) {
1913                 /* Set the new preferred node */
1914                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1915                         sched_setnuma(p, max_nid);
1916
1917                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1918                         numa_migrate_preferred(p);
1919         }
1920 }
1921
1922 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1923 {
1924         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1925 }
1926
1927 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1928 {
1929         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1930                 kfree_rcu(grp, rcu);
1931 }
1932
1933 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1934                         int *priv)
1935 {
1936         struct numa_group *grp, *my_grp;
1937         struct task_struct *tsk;
1938         bool join = false;
1939         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1940         int i;
1941
1942         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1943                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1944                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1945
1946                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1947                 if (!grp)
1948                         return;
1949
1950                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1951                 spin_lock_init(&grp->lock);
1952                 grp->gid = p->pid;
1953                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1954                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1955                                                 nr_node_ids;
1956
1957                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1958
1959                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1960                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1961
1962                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1963
1964                 grp->nr_tasks++;
1965                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1966         }
1967
1968         rcu_read_lock();
1969         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1970
1971         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1972                 goto no_join;
1973
1974         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1975         if (!grp)
1976                 goto no_join;
1977
1978         my_grp = p->numa_group;
1979         if (grp == my_grp)
1980                 goto no_join;
1981
1982         /*
1983          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1984          * the other task will join us.
1985          */
1986         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1987                 goto no_join;
1988
1989         /*
1990          * Tie-break on the grp address.
1991          */
1992         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1993                 goto no_join;
1994
1995         /* Always join threads in the same process. */
1996         if (tsk->mm == current->mm)
1997                 join = true;
1998
1999         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2000         if (flags & TNF_SHARED)
2001                 join = true;
2002
2003         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2004         *priv = !join;
2005
2006         if (join && !get_numa_group(grp))
2007                 goto no_join;
2008
2009         rcu_read_unlock();
2010
2011         if (!join)
2012                 return;
2013
2014         BUG_ON(irqs_disabled());
2015         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2016
2017         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2018                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2019                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2020         }
2021         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2022         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2023
2024         my_grp->nr_tasks--;
2025         grp->nr_tasks++;
2026
2027         spin_unlock(&my_grp->lock);
2028         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2029
2030         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2031
2032         put_numa_group(my_grp);
2033         return;
2034
2035 no_join:
2036         rcu_read_unlock();
2037         return;
2038 }
2039
2040 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2041 {
2042         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2043         void *numa_faults = p->numa_faults;
2044         unsigned long flags;
2045         int i;
2046
2047         if (grp) {
2048                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2049                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2050                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2051                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2052
2053                 grp->nr_tasks--;
2054                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2055                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2056                 put_numa_group(grp);
2057         }
2058
2059         p->numa_faults = NULL;
2060         kfree(numa_faults);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2065  */
2066 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2067 {
2068         struct task_struct *p = current;
2069         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2070         int cpu_node = task_node(current);
2071         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2072         int priv;
2073
2074         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2075                 return;
2076
2077         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2078         if (!p->mm)
2079                 return;
2080
2081         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2082         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2083                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2084                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2085
2086                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2087                 if (!p->numa_faults)
2088                         return;
2089
2090                 p->total_numa_faults = 0;
2091                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2092         }
2093
2094         /*
2095          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2096          * to be private if the accessing pid has not changed
2097          */
2098         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2099                 priv = 1;
2100         } else {
2101                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2102                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2103                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2104         }
2105
2106         /*
2107          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2108          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2109          * actively using should be counted as local. This allows the
2110          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2111          */
2112         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2113                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2114                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2115                 local = 1;
2116
2117         task_numa_placement(p);
2118
2119         /*
2120          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2121          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2122          */
2123         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2124                 numa_migrate_preferred(p);
2125
2126         if (migrated)
2127                 p->numa_pages_migrated += pages;
2128         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2129                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2130
2131         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2132         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2133         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2134 }
2135
2136 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2137 {
2138         /*
2139          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2140          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2141          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2142          * much of an issue though, since this is just used for
2143          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2144          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2145          */
2146         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2147         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2148 }
2149
2150 /*
2151  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2152  * Triggered from task_tick_numa().
2153  */
2154 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2155 {
2156         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2157         struct task_struct *p = current;
2158         struct mm_struct *mm = p->mm;
2159         struct vm_area_struct *vma;
2160         unsigned long start, end;
2161         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2162         long pages, virtpages;
2163
2164         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2165
2166         work->next = work; /* protect against double add */
2167         /*
2168          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2169          *
2170          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2171          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2172          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2173          * work.
2174          */
2175         if (p->flags & PF_EXITING)
2176                 return;
2177
2178         if (!mm->numa_next_scan) {
2179                 mm->numa_next_scan = now +
2180                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2181         }
2182
2183         /*
2184          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2185          */
2186         migrate = mm->numa_next_scan;
2187         if (time_before(now, migrate))
2188                 return;
2189
2190         if (p->numa_scan_period == 0) {
2191                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2192                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2193         }
2194
2195         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2196         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2197                 return;
2198
2199         /*
2200          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2201          * the next time around.
2202          */
2203         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2204
2205         start = mm->numa_scan_offset;
2206         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2207         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2208         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2209         if (!pages)
2210                 return;
2211
2212
2213         down_read(&mm->mmap_sem);
2214         vma = find_vma(mm, start);
2215         if (!vma) {
2216                 reset_ptenuma_scan(p);
2217                 start = 0;
2218                 vma = mm->mmap;
2219         }
2220         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2221                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2222                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2223                         continue;
2224                 }
2225
2226                 /*
2227                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2228                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2229                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2230                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2231                  */
2232                 if (!vma->vm_mm ||
2233                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2234                         continue;
2235
2236                 /*
2237                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2238                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2239                  */
2240                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2241                         continue;
2242
2243                 do {
2244                         start = max(start, vma->vm_start);
2245                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2246                         end = min(end, vma->vm_end);
2247                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2248
2249                         /*
2250                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2251                          * hpages that have at least one present PTE that
2252                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2253                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2254                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2255                          * areas faster.
2256                          */
2257                         if (nr_pte_updates)
2258                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2259                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2260
2261                         start = end;
2262                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2263                                 goto out;
2264
2265                         cond_resched();
2266                 } while (end != vma->vm_end);
2267         }
2268
2269 out:
2270         /*
2271          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2272          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2273          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2274          * scanner to the start so check it now.
2275          */
2276         if (vma)
2277                 mm->numa_scan_offset = start;
2278         else
2279                 reset_ptenuma_scan(p);
2280         up_read(&mm->mmap_sem);
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Drive the periodic memory faults..
2285  */
2286 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2287 {
2288         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2289         u64 period, now;
2290
2291         /*
2292          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2293          */
2294         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2295                 return;
2296
2297         /*
2298          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2299          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2300          * task needs to have done some actual work before we bother with
2301          * NUMA placement.
2302          */
2303         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2304         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2305
2306         if (now > curr->node_stamp + period) {
2307                 if (!curr->node_stamp)
2308                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2309                 curr->node_stamp += period;
2310
2311                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2312                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2313                         task_work_add(curr, work, true);
2314                 }
2315         }
2316 }
2317 #else
2318 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2319 {
2320 }
2321
2322 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2323 {
2324 }
2325
2326 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2327 {
2328 }
2329 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2330
2331 static void
2332 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2333 {
2334         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2335         if (!parent_entity(se))
2336                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2337 #ifdef CONFIG_SMP
2338         if (entity_is_task(se)) {
2339                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2340
2341                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2342                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2343         }
2344 #endif
2345         cfs_rq->nr_running++;
2346 }
2347
2348 static void
2349 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2350 {
2351         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2352         if (!parent_entity(se))
2353                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2354         if (entity_is_task(se)) {
2355                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2356                 list_del_init(&se->group_node);
2357         }
2358         cfs_rq->nr_running--;
2359 }
2360
2361 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2362 # ifdef CONFIG_SMP
2363 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2364 {
2365         long tg_weight;
2366
2367         /*
2368          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2369          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2370          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2371          */
2372         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2373         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2374         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2375
2376         return tg_weight;
2377 }
2378
2379 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2380 {
2381         long tg_weight, load, shares;
2382
2383         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2384         load = cfs_rq->load.weight;
2385
2386         shares = (tg->shares * load);
2387         if (tg_weight)
2388                 shares /= tg_weight;
2389
2390         if (shares < MIN_SHARES)
2391                 shares = MIN_SHARES;
2392         if (shares > tg->shares)
2393                 shares = tg->shares;
2394
2395         return shares;
2396 }
2397 # else /* CONFIG_SMP */
2398 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2399 {
2400         return tg->shares;
2401 }
2402 # endif /* CONFIG_SMP */
2403 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2404                             unsigned long weight)
2405 {
2406         if (se->on_rq) {
2407                 /* commit outstanding execution time */
2408                 if (cfs_rq->curr == se)
2409                         update_curr(cfs_rq);
2410                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2411         }
2412
2413         update_load_set(&se->load, weight);
2414
2415         if (se->on_rq)
2416                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2417 }
2418
2419 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2420
2421 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2422 {
2423         struct task_group *tg;
2424         struct sched_entity *se;
2425         long shares;
2426
2427         tg = cfs_rq->tg;
2428         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2429         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2430                 return;
2431 #ifndef CONFIG_SMP
2432         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2433                 return;
2434 #endif
2435         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2436
2437         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2438 }
2439 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2440 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2441 {
2442 }
2443 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2444
2445 #ifdef CONFIG_SMP
2446 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2447 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2448         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2449         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2450         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2451         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2452         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2453         0x85aac367, 0x82cd8698,
2454 };
2455
2456 /*
2457  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2458  * over-estimates when re-combining.
2459  */
2460 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2461             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2462          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2463         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2464 };
2465
2466 /*
2467  * Approximate:
2468  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2469  */
2470 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2471 {
2472         unsigned int local_n;
2473
2474         if (!n)
2475                 return val;
2476         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2477                 return 0;
2478
2479         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2480         local_n = n;
2481
2482         /*
2483          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2484          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2485          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2486          *
2487          * To achieve constant time decay_load.
2488          */
2489         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2490                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2491                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2492         }
2493
2494         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2495         return val;
2496 }
2497
2498 /*
2499  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2500  * average will be: \Sum 1024*y^n
2501  *
2502  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2503  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2504  */
2505 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2506 {
2507         u32 contrib = 0;
2508
2509         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2510                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2511         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2512                 return LOAD_AVG_MAX;
2513
2514         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2515         do {
2516                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2517                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2518
2519                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2520         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2521
2522         contrib = decay_load(contrib, n);
2523         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2524 }
2525
2526 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2527 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2528 #endif
2529
2530 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2531
2532 /*
2533  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2534  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2535  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2536  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2537  *
2538  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2539  *      p0            p1           p2
2540  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2541  *
2542  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2543  *
2544  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2545  * following representation of historical load:
2546  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2547  *
2548  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2549  *   y^32 = 0.5
2550  *
2551  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2552  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2553  * (u_0).
2554  *
2555  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2556  * sum again by y is sufficient to update:
2557  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2558  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2559  */
2560 static __always_inline int
2561 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2562                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2563 {
2564         u64 delta, scaled_delta, periods;
2565         u32 contrib;
2566         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2567         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2568
2569         delta = now - sa->last_update_time;
2570         /*
2571          * This should only happen when time goes backwards, which it
2572          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2573          */
2574         if ((s64)delta < 0) {
2575                 sa->last_update_time = now;
2576                 return 0;
2577         }
2578
2579         /*
2580          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2581          * approximation of 1us and fast to compute.
2582          */
2583         delta >>= 10;
2584         if (!delta)
2585                 return 0;
2586         sa->last_update_time = now;
2587
2588         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2589         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2590         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2591
2592         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2593         delta_w = sa->period_contrib;
2594         if (delta + delta_w >= 1024) {
2595                 decayed = 1;
2596
2597                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2598                 sa->period_contrib = 0;
2599
2600                 /*
2601                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2602                  * out how much from delta we need to complete the current
2603                  * period and accrue it.
2604                  */
2605                 delta_w = 1024 - delta_w;
2606                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2607                 if (weight) {
2608                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2609                         if (cfs_rq) {
2610                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2611                                                 weight * scaled_delta_w;
2612                         }
2613                 }
2614                 if (running)
2615                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2616
2617                 delta -= delta_w;
2618
2619                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2620                 periods = delta / 1024;
2621                 delta %= 1024;
2622
2623                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2624                 if (cfs_rq) {
2625                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2626                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2627                 }
2628                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2629
2630                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2631                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2632                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2633                 if (weight) {
2634                         sa->load_sum += weight * contrib;
2635                         if (cfs_rq)
2636                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2637                 }
2638                 if (running)
2639                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2640         }
2641
2642         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2643         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2644         if (weight) {
2645                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2646                 if (cfs_rq)
2647                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2648         }
2649         if (running)
2650                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2651
2652         sa->period_contrib += delta;
2653
2654         if (decayed) {
2655                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2656                 if (cfs_rq) {
2657                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2658                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2659                 }
2660                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2661         }
2662
2663         return decayed;
2664 }
2665
2666 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2667 /*
2668  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2669  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2670  */
2671 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2672 {
2673         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2674
2675         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2676                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2677                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2678         }
2679 }
2680
2681 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2682 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2683 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2684
2685 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2686
2687 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2688 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2689 {
2690         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2691         int decayed, removed = 0;
2692
2693         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2694                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2695                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2696                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2697                 removed = 1;
2698         }
2699
2700         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2701                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2702                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2703                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2704         }
2705
2706         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2707                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2708
2709 #ifndef CONFIG_64BIT
2710         smp_wmb();
2711         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2712 #endif
2713
2714         return decayed || removed;
2715 }
2716
2717 /* Update task and its cfs_rq load average */
2718 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2719 {
2720         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2721         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2722         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2723
2724         /*
2725          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2726          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2727          */
2728         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2729                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2730                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2731
2732         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2733                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2734
2735         if (entity_is_task(se))
2736                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2737         trace_sched_load_avg_cpu(cpu, cfs_rq);
2738 }
2739
2740 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2741 {
2742         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2743                 goto skip_aging;
2744
2745         /*
2746          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2747          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2748          */
2749         if (se->avg.last_update_time) {
2750                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2751                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2752
2753                 /*
2754                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2755                  * absent from the fair class for too long.
2756                  */
2757         }
2758
2759 skip_aging:
2760         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2761         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2762         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2763         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2764         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2765 }
2766
2767 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2768 {
2769         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2770                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2771                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2772
2773         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2774         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2775         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2776         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2777 }
2778
2779 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2780 static inline void
2781 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2782 {
2783         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2784         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2785         int migrated, decayed;
2786
2787         migrated = !sa->last_update_time;
2788         if (!migrated) {
2789                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2790                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2791                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2792         }
2793
2794         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2795
2796         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2797         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2798
2799         if (migrated)
2800                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2801
2802         if (decayed || migrated)
2803                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2804 }
2805
2806 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2807 static inline void
2808 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2809 {
2810         update_load_avg(se, 1);
2811
2812         cfs_rq->runnable_load_avg =
2813                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2814         cfs_rq->runnable_load_sum =
2815                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2816 }
2817
2818 #ifndef CONFIG_64BIT
2819 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2820 {
2821         u64 last_update_time_copy;
2822         u64 last_update_time;
2823
2824         do {
2825                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2826                 smp_rmb();
2827                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2828         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2829
2830         return last_update_time;
2831 }
2832 #else
2833 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2834 {
2835         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2836 }
2837 #endif
2838
2839 /*
2840  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2841  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2842  */
2843 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2844 {
2845         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2846         u64 last_update_time;
2847
2848         /*
2849          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2850          * from its (source) cfs_rq
2851          */
2852         if (se->avg.last_update_time == 0)
2853                 return;
2854
2855         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2856
2857         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2858         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2859         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2860 }
2861
2862 /*
2863  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2864  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2865  * be the only way to update the runnable statistic.
2866  */
2867 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2868 {
2869 }
2870
2871 /*
2872  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2873  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2874  * be the only way to update the runnable statistic.
2875  */
2876 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2877 {
2878 }
2879
2880 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2881 {
2882         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2883 }
2884
2885 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2886 {
2887         return cfs_rq->avg.load_avg;
2888 }
2889
2890 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2891
2892 #else /* CONFIG_SMP */
2893
2894 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2895 static inline void
2896 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2897 static inline void
2898 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2899 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2900
2901 static inline void
2902 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2903 static inline void
2904 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2905
2906 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2907 {
2908         return 0;
2909 }
2910
2911 #endif /* CONFIG_SMP */
2912
2913 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2914 {
2915 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2916         struct task_struct *tsk = NULL;
2917
2918         if (entity_is_task(se))
2919                 tsk = task_of(se);
2920
2921         if (se->statistics.sleep_start) {
2922                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2923
2924                 if ((s64)delta < 0)
2925                         delta = 0;
2926
2927                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2928                         se->statistics.sleep_max = delta;
2929
2930                 se->statistics.sleep_start = 0;
2931                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2932
2933                 if (tsk) {
2934                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2935                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2936                 }
2937         }
2938         if (se->statistics.block_start) {
2939                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2940
2941                 if ((s64)delta < 0)
2942                         delta = 0;
2943
2944                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2945                         se->statistics.block_max = delta;
2946
2947                 se->statistics.block_start = 0;
2948                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2949
2950                 if (tsk) {
2951                         if (tsk->in_iowait) {
2952                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2953                                 se->statistics.iowait_count++;
2954                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2955                         }
2956
2957                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2958
2959                         /*
2960                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2961                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2962                          * amount of time that the task spent sleeping:
2963                          */
2964                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2965                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2966                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2967                                                 delta >> 20);
2968                         }
2969                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2970                 }
2971         }
2972 #endif
2973 }
2974
2975 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2976 {
2977 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2978         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2979
2980         if (d < 0)
2981                 d = -d;
2982
2983         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2984                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2985 #endif
2986 }
2987
2988 static void
2989 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2990 {
2991         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2992
2993         /*
2994          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2995          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2996          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2997          * stays open at the end.
2998          */
2999         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3000                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3001
3002         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3003         if (!initial) {
3004                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3005
3006                 /*
3007                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3008                  * for a gentler effect of sleepers:
3009                  */
3010                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3011                         thresh >>= 1;
3012
3013                 vruntime -= thresh;
3014         }
3015
3016         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3017         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3018 }
3019
3020 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3021
3022 static void
3023 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3024 {
3025         /*
3026          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3027          * through calling update_curr().
3028          */
3029         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3030                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3031
3032         /*
3033          * Update run-time statistics of the 'current'.
3034          */
3035         update_curr(cfs_rq);
3036         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3037         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3038         update_cfs_shares(cfs_rq);
3039
3040         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3041                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3042                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3043         }
3044
3045         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3046         check_spread(cfs_rq, se);
3047         if (se != cfs_rq->curr)
3048                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3049         se->on_rq = 1;
3050
3051         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3052                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3053                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3054         }
3055 }
3056
3057 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3058 {
3059         for_each_sched_entity(se) {
3060                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3061                 if (cfs_rq->last != se)
3062                         break;
3063
3064                 cfs_rq->last = NULL;
3065         }
3066 }
3067
3068 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3069 {
3070         for_each_sched_entity(se) {
3071                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3072                 if (cfs_rq->next != se)
3073                         break;
3074
3075                 cfs_rq->next = NULL;
3076         }
3077 }
3078
3079 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3080 {
3081         for_each_sched_entity(se) {
3082                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3083                 if (cfs_rq->skip != se)
3084                         break;
3085
3086                 cfs_rq->skip = NULL;
3087         }
3088 }
3089
3090 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3091 {
3092         if (cfs_rq->last == se)
3093                 __clear_buddies_last(se);
3094
3095         if (cfs_rq->next == se)
3096                 __clear_buddies_next(se);
3097
3098         if (cfs_rq->skip == se)
3099                 __clear_buddies_skip(se);
3100 }
3101
3102 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3103
3104 static void
3105 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3106 {
3107         /*
3108          * Update run-time statistics of the 'current'.
3109          */
3110         update_curr(cfs_rq);
3111         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3112
3113         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3114         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3115 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3116                 if (entity_is_task(se)) {
3117                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3118
3119                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3120                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3121                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3122                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3123                 }
3124 #endif
3125         }
3126
3127         clear_buddies(cfs_rq, se);
3128
3129         if (se != cfs_rq->curr)
3130                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3131         se->on_rq = 0;
3132         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3133
3134         /*
3135          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3136          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3137          * movement in our normalized position.
3138          */
3139         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3140                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3141
3142         /* return excess runtime on last dequeue */
3143         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3144
3145         update_min_vruntime(cfs_rq);
3146         update_cfs_shares(cfs_rq);
3147 }
3148
3149 /*
3150  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3151  */
3152 static void
3153 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3154 {
3155         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3156         struct sched_entity *se;
3157         s64 delta;
3158
3159         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3160         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3161         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3162                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3163                 /*
3164                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3165                  * re-elected due to buddy favours.
3166                  */
3167                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3168                 return;
3169         }
3170
3171         /*
3172          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3173          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3174          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3175          */
3176         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3177                 return;
3178
3179         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3180         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3181
3182         if (delta < 0)
3183                 return;
3184
3185         if (delta > ideal_runtime)
3186                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3187 }
3188
3189 static void
3190 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3191 {
3192         /* 'current' is not kept within the tree. */
3193         if (se->on_rq) {
3194                 /*
3195                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3196                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3197                  * runqueue.
3198                  */
3199                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3200                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3201                 update_load_avg(se, 1);
3202         }
3203
3204         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3205         cfs_rq->curr = se;
3206 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3207         /*
3208          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3209          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3210          * when there are only lesser-weight tasks around):
3211          */
3212         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3213                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3214                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3215         }
3216 #endif
3217         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3218 }
3219
3220 static int
3221 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3222
3223 /*
3224  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3225  * 1) keep things fair between processes/task groups
3226  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3227  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3228  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3229  */
3230 static struct sched_entity *
3231 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3232 {
3233         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3234         struct sched_entity *se;
3235
3236         /*
3237          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3238          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3239          */
3240         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3241                 left = curr;
3242
3243         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3244
3245         /*
3246          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3247          * be done without getting too unfair.
3248          */
3249         if (cfs_rq->skip == se) {
3250                 struct sched_entity *second;
3251
3252                 if (se == curr) {
3253                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3254                 } else {
3255                         second = __pick_next_entity(se);
3256                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3257                                 second = curr;
3258                 }
3259
3260                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3261                         se = second;
3262         }
3263
3264         /*
3265          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3266          */
3267         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3268                 se = cfs_rq->last;
3269
3270         /*
3271          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3272          */
3273         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3274                 se = cfs_rq->next;
3275
3276         clear_buddies(cfs_rq, se);
3277
3278         return se;
3279 }
3280
3281 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3282
3283 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3284 {
3285         /*
3286          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3287          * was not called and update_curr() has to be done:
3288          */
3289         if (prev->on_rq)
3290                 update_curr(cfs_rq);
3291
3292         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3293         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3294
3295         check_spread(cfs_rq, prev);
3296         if (prev->on_rq) {
3297                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3298                 /* Put 'current' back into the tree. */
3299                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3300                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3301                 update_load_avg(prev, 0);
3302         }
3303         cfs_rq->curr = NULL;
3304 }
3305
3306 static void
3307 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3308 {
3309         /*
3310          * Update run-time statistics of the 'current'.
3311          */
3312         update_curr(cfs_rq);
3313
3314         /*
3315          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3316          */
3317         update_load_avg(curr, 1);
3318         update_cfs_shares(cfs_rq);
3319
3320 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3321         /*
3322          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3323          * validating it and just reschedule.
3324          */
3325         if (queued) {
3326                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3327                 return;
3328         }
3329         /*
3330          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3331          */
3332         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3333                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3334                 return;
3335 #endif
3336
3337         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3338                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3339 }
3340
3341
3342 /**************************************************
3343  * CFS bandwidth control machinery
3344  */
3345
3346 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3347
3348 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3349 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3350
3351 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3352 {
3353         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3354 }
3355
3356 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3357 {
3358         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3359 }
3360
3361 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3362 {
3363         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3364 }
3365 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3366 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3367 {
3368         return true;
3369 }
3370
3371 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3372 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3373 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3374
3375 /*
3376  * default period for cfs group bandwidth.
3377  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3378  */
3379 static inline u64 default_cfs_period(void)
3380 {
3381         return 100000000ULL;
3382 }
3383
3384 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3385 {
3386         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3387 }
3388
3389 /*
3390  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3391  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3392  * additional synchronization around rq->lock.
3393  *
3394  * requires cfs_b->lock
3395  */
3396 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3397 {
3398         u64 now;
3399
3400         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3401                 return;
3402
3403         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3404         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3405         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3406 }
3407
3408 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3409 {
3410         return &tg->cfs_bandwidth;
3411 }
3412
3413 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3414 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3415 {
3416         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3417                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3418
3419         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3420 }
3421
3422 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3423 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3424 {
3425         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3426         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3427         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3428
3429         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3430         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3431
3432         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3433         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3434                 amount = min_amount;
3435         else {
3436                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3437
3438                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3439                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3440                         cfs_b->runtime -= amount;
3441                         cfs_b->idle = 0;
3442                 }
3443         }
3444         expires = cfs_b->runtime_expires;
3445         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3446
3447         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3448         /*
3449          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3450          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3451          * issued.
3452          */
3453         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3454                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3455
3456         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3457 }
3458
3459 /*
3460  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3461  * fact that rq->clock snapshots this value.
3462  */
3463 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3464 {
3465         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3466
3467         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3468         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3469                 return;
3470
3471         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3472                 return;
3473
3474         /*
3475          * If the local deadline has passed we have to consider the
3476          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3477          * has not truly expired.
3478          *
3479          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3480          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3481          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3482          * exact equality, so a partial write will still work.
3483          */
3484
3485         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3486                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3487                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3488         } else {
3489                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3490                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3491         }
3492 }
3493
3494 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3495 {
3496         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3497         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3498         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3499
3500         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3501                 return;
3502
3503         /*
3504          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3505          * hierarchy can be throttled
3506          */
3507         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3508                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3509 }
3510
3511 static __always_inline
3512 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3513 {
3514         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3515                 return;
3516
3517         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3518 }
3519
3520 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3521 {
3522         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3523 }
3524
3525 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3526 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3527 {
3528         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3529 }
3530
3531 /*
3532  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3533  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3534  * load-balance operations.
3535  */
3536 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3537                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3538 {
3539         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3540
3541         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3542         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3543
3544         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3545                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3546 }
3547
3548 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3549 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3550 {
3551         struct rq *rq = data;
3552         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3553
3554         cfs_rq->throttle_count--;
3555 #ifdef CONFIG_SMP
3556         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3557                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3558                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3559                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3560         }
3561 #endif
3562
3563         return 0;
3564 }
3565
3566 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3567 {
3568         struct rq *rq = data;
3569         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3570
3571         /* group is entering throttled state, stop time */
3572         if (!cfs_rq->throttle_count)
3573                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3574         cfs_rq->throttle_count++;
3575
3576         return 0;
3577 }
3578
3579 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3580 {
3581         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3582         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3583         struct sched_entity *se;
3584         long task_delta, dequeue = 1;
3585         bool empty;
3586
3587         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3588
3589         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3590         rcu_read_lock();
3591         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3592         rcu_read_unlock();
3593
3594         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3595         for_each_sched_entity(se) {
3596                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3597                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3598                 if (!se->on_rq)
3599                         break;
3600
3601                 if (dequeue)
3602                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3603                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3604
3605                 if (qcfs_rq->load.weight)
3606                         dequeue = 0;
3607         }
3608
3609         if (!se)
3610                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3611
3612         cfs_rq->throttled = 1;
3613         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3614         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3615         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3616
3617         /*
3618          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3619          * distribute_cfs_runtime will not see us
3620          */
3621         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3622
3623         /*
3624          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3625          * timer is running.
3626          */
3627         if (empty)
3628                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3629
3630         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3631 }
3632
3633 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3634 {
3635         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3636         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3637         struct sched_entity *se;
3638         int enqueue = 1;
3639         long task_delta;
3640
3641         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3642
3643         cfs_rq->throttled = 0;
3644
3645         update_rq_clock(rq);
3646
3647         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3648         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3649         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3650         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3651
3652         /* update hierarchical throttle state */
3653         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3654
3655         if (!cfs_rq->load.weight)
3656                 return;
3657
3658         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3659         for_each_sched_entity(se) {
3660                 if (se->on_rq)
3661                         enqueue = 0;
3662
3663                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3664                 if (enqueue)
3665                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3666                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3667
3668                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3669                         break;
3670         }
3671
3672         if (!se)
3673                 add_nr_running(rq, task_delta);
3674
3675         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3676         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3677                 resched_curr(rq);
3678 }
3679
3680 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3681                 u64 remaining, u64 expires)
3682 {
3683         struct cfs_rq *cfs_rq;
3684         u64 runtime;
3685         u64 starting_runtime = remaining;
3686
3687         rcu_read_lock();
3688         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3689                                 throttled_list) {
3690                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3691
3692                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3693                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3694                         goto next;
3695
3696                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3697                 if (runtime > remaining)
3698                         runtime = remaining;
3699                 remaining -= runtime;
3700
3701                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3702                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3703
3704                 /* we check whether we're throttled above */
3705                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3706                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3707
3708 next:
3709                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3710
3711                 if (!remaining)
3712                         break;
3713         }
3714         rcu_read_unlock();
3715
3716         return starting_runtime - remaining;
3717 }
3718
3719 /*
3720  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3721  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3722  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3723  * used to track this state.
3724  */
3725 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3726 {
3727         u64 runtime, runtime_expires;
3728         int throttled;
3729
3730         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3731         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3732                 goto out_deactivate;
3733
3734         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3735         cfs_b->nr_periods += overrun;
3736
3737         /*
3738          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3739          * we're going inactive then everything else can be deferred
3740          */
3741         if (cfs_b->idle && !throttled)
3742                 goto out_deactivate;
3743
3744         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3745
3746         if (!throttled) {
3747                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3748                 cfs_b->idle = 1;
3749                 return 0;
3750         }
3751
3752         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3753         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3754
3755         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3756
3757         /*
3758          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3759          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3760          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3761          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3762          * only by limited amounts in that extreme case.
3763          */
3764         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3765                 runtime = cfs_b->runtime;
3766                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3767                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3768                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3769                                                  runtime_expires);
3770                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3771
3772                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3773
3774                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3775         }
3776
3777         /*
3778          * While we are ensured activity in the period following an
3779          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3780          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3781          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3782          */
3783         cfs_b->idle = 0;
3784
3785         return 0;
3786
3787 out_deactivate:
3788         return 1;
3789 }
3790
3791 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3792 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3793 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3794 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3795 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3796 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3797
3798 /*
3799  * Are we near the end of the current quota period?
3800  *
3801  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3802  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3803  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3804  */
3805 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3806 {
3807         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3808         u64 remaining;
3809
3810         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3811         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3812                 return 1;
3813
3814         /* is a quota refresh about to occur? */
3815         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3816         if (remaining < min_expire)
3817                 return 1;
3818
3819         return 0;
3820 }
3821
3822 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3823 {
3824         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3825
3826         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3827         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3828                 return;
3829
3830         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3831                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3832                         HRTIMER_MODE_REL);
3833 }
3834
3835 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3836 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3837 {
3838         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3839         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3840
3841         if (slack_runtime <= 0)
3842                 return;
3843
3844         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3845         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3846             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3847                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3848
3849                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3850                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3851                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3852                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3853         }
3854         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3855
3856         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3857         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3858 }
3859
3860 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3861 {
3862         if (!cfs_bandwidth_used())
3863                 return;
3864
3865         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3866                 return;
3867
3868         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3869 }
3870
3871 /*
3872  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3873  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3874  */
3875 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3876 {
3877         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3878         u64 expires;
3879
3880         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3881         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3882         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3883                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3884                 return;
3885         }
3886
3887         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3888                 runtime = cfs_b->runtime;
3889
3890         expires = cfs_b->runtime_expires;
3891         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3892
3893         if (!runtime)
3894                 return;
3895
3896         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3897
3898         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3899         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3900                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3901         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3902 }
3903
3904 /*
3905  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3906  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3907  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3908  */
3909 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3910 {
3911         if (!cfs_bandwidth_used())
3912                 return;
3913
3914         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3915         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3916                 return;
3917
3918         /* ensure the group is not already throttled */
3919         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3920                 return;
3921
3922         /* update runtime allocation */
3923         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3924         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3925                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3926 }
3927
3928 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3929 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3930 {
3931         if (!cfs_bandwidth_used())
3932                 return false;
3933
3934         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3935                 return false;
3936
3937         /*
3938          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3939          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3940          */
3941         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3942                 return true;
3943
3944         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3945         return true;
3946 }
3947
3948 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3949 {
3950         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3951                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3952
3953         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3954
3955         return HRTIMER_NORESTART;
3956 }
3957
3958 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3959 {
3960         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3961                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3962         int overrun;
3963         int idle = 0;
3964
3965         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3966         for (;;) {
3967                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3968                 if (!overrun)
3969                         break;
3970
3971                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3972         }
3973         if (idle)
3974                 cfs_b->period_active = 0;
3975         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3976
3977         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3978 }
3979
3980 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3981 {
3982         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3983         cfs_b->runtime = 0;
3984         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3985         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3986
3987         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3988         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3989         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3990         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3991         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3992 }
3993
3994 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3995 {
3996         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3997         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3998 }
3999
4000 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4001 {
4002         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4003
4004         if (!cfs_b->period_active) {
4005                 cfs_b->period_active = 1;
4006                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4007                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4008         }
4009 }
4010
4011 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4012 {
4013         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4014         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4015                 return;
4016
4017         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4018         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4019 }
4020
4021 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4022 {
4023         struct cfs_rq *cfs_rq;
4024
4025         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4026                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4027
4028                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4029                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4030                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4031         }
4032 }
4033
4034 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4035 {
4036         struct cfs_rq *cfs_rq;
4037
4038         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4039                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4040                         continue;
4041
4042                 /*
4043                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4044                  * there's some valid quota amount
4045                  */
4046                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4047                 /*
4048                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4049                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4050                  */
4051                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4052
4053                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4054                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4055         }
4056 }
4057
4058 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4059 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4060 {
4061         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4062 }
4063
4064 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4065 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4066 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4067 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4068
4069 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4070 {
4071         return 0;
4072 }
4073
4074 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4075 {
4076         return 0;
4077 }
4078
4079 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4080                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4081 {
4082         return 0;
4083 }
4084
4085 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4086
4087 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4088 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4089 #endif
4090
4091 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4092 {
4093         return NULL;
4094 }
4095 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4096 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4097 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4098
4099 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4100
4101 /**************************************************
4102  * CFS operations on tasks:
4103  */
4104
4105 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4106 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4107 {
4108         struct sched_entity *se = &p->se;
4109         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4110
4111         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4112
4113         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4114                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4115                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4116                 s64 delta = slice - ran;
4117
4118                 if (delta < 0) {
4119                         if (rq->curr == p)
4120                                 resched_curr(rq);
4121                         return;
4122                 }
4123                 hrtick_start(rq, delta);
4124         }
4125 }
4126
4127 /*
4128  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4129  * current task is from our class and nr_running is low enough
4130  * to matter.
4131  */
4132 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4133 {
4134         struct task_struct *curr = rq->curr;
4135
4136         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4137                 return;
4138
4139         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4140                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4141 }
4142 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4143 static inline void
4144 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4145 {
4146 }
4147
4148 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4149 {
4150 }
4151 #endif
4152
4153 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4154
4155 static void update_capacity_of(int cpu)
4156 {
4157         unsigned long req_cap;
4158
4159         if (!sched_freq())
4160                 return;
4161
4162         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4163         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4164         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4165         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4166 }
4167
4168 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4169
4170 /*
4171  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4172  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4173  * then put the task into the rbtree:
4174  */
4175 static void
4176 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4177 {
4178         struct cfs_rq *cfs_rq;
4179         struct sched_entity *se = &p->se;
4180         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4181         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4182
4183         for_each_sched_entity(se) {
4184                 if (se->on_rq)
4185                         break;
4186                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4187                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4188
4189                 /*
4190                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4191                  *
4192                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4193                  * post the final h_nr_running increment below.
4194                 */
4195                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4196                         break;
4197                 cfs_rq->h_nr_running++;
4198
4199                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4200         }
4201
4202         for_each_sched_entity(se) {
4203                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4204                 cfs_rq->h_nr_running++;
4205
4206                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4207                         break;
4208
4209                 update_load_avg(se, 1);
4210                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4211         }
4212
4213         if (!se) {
4214                 add_nr_running(rq, 1);
4215                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4216                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4217                         rq->rd->overutilized = true;
4218
4219                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4220
4221                 /*
4222                  * We want to potentially trigger a freq switch
4223                  * request only for tasks that are waking up; this is
4224                  * because we get here also during load balancing, but
4225                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4226                  * request after load balancing is done.
4227                  */
4228                 if (task_new || task_wakeup)
4229                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4230         }
4231         hrtick_update(rq);
4232 }
4233
4234 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4235
4236 /*
4237  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4238  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4239  * update the fair scheduling stats:
4240  */
4241 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4242 {
4243         struct cfs_rq *cfs_rq;
4244         struct sched_entity *se = &p->se;
4245         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4246
4247         for_each_sched_entity(se) {
4248                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4249                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4250
4251                 /*
4252                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4253                  *
4254                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4255                  * post the final h_nr_running decrement below.
4256                 */
4257                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4258                         break;
4259                 cfs_rq->h_nr_running--;
4260
4261                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4262                 if (cfs_rq->load.weight) {
4263                         /*
4264                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4265                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4266                          */
4267                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4268                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4269
4270                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4271                         se = parent_entity(se);
4272                         break;
4273                 }
4274                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4275         }
4276
4277         for_each_sched_entity(se) {
4278                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4279                 cfs_rq->h_nr_running--;
4280
4281                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4282                         break;
4283
4284                 update_load_avg(se, 1);
4285                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4286         }
4287
4288         if (!se) {
4289                 sub_nr_running(rq, 1);
4290                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4291
4292                 /*
4293                  * We want to potentially trigger a freq switch
4294                  * request only for tasks that are going to sleep;
4295                  * this is because we get here also during load
4296                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4297                  * trigger as single request after load balancing is
4298                  * done.
4299                  */
4300                 if (task_sleep) {
4301                         if (rq->cfs.nr_running)
4302                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4303                         else if (sched_freq())
4304                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4305                 }
4306         }
4307         hrtick_update(rq);
4308 }
4309
4310 #ifdef CONFIG_SMP
4311
4312 /*
4313  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4314  */
4315
4316 /*
4317  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4318  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4319  *
4320  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4321  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4322  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4323  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4324  *
4325  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4326  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4327  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4328  *
4329  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4330  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4331  * particular idx is approximated to be zero.
4332  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4333  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4334  * based on 128 point scale.
4335  * Example:
4336  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4337  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4338  *
4339  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4340  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4341  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4342  */
4343 #define DEGRADE_SHIFT           7
4344 static const unsigned char
4345                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4346 static const unsigned char
4347                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4348                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4349                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4350                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4351                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4352                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4353
4354 /*
4355  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4356  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4357  * adding any new load.
4358  */
4359 static unsigned long
4360 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4361 {
4362         int j = 0;
4363
4364         if (!missed_updates)
4365                 return load;
4366
4367         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4368                 return 0;
4369
4370         if (idx == 1)
4371                 return load >> missed_updates;
4372
4373         while (missed_updates) {
4374                 if (missed_updates % 2)
4375                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4376
4377                 missed_updates >>= 1;
4378                 j++;
4379         }
4380         return load;
4381 }
4382
4383 /*
4384  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4385  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4386  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4387  */
4388 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4389                               unsigned long pending_updates)
4390 {
4391         int i, scale;
4392
4393         this_rq->nr_load_updates++;
4394
4395         /* Update our load: */
4396         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4397         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4398                 unsigned long old_load, new_load;
4399
4400                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4401
4402                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4403                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4404                 new_load = this_load;
4405                 /*
4406                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4407                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4408                  * example.
4409                  */
4410                 if (new_load > old_load)
4411                         new_load += scale - 1;
4412
4413                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4414         }
4415
4416         sched_avg_update(this_rq);
4417 }
4418
4419 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4420 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4421 {
4422         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4423 }
4424
4425 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4426 /*
4427  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4428  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4429  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4430  *
4431  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4432  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4433  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4434  * (tick_nohz_idle_exit).
4435  *
4436  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4437  */
4438
4439 /*
4440  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4441  * idle balance.
4442  */
4443 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4444 {
4445         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4446         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4447         unsigned long pending_updates;
4448
4449         /*
4450          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4451          */
4452         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4453                 return;
4454
4455         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4456         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4457
4458         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4459 }
4460
4461 /*
4462  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4463  */
4464 void update_cpu_load_nohz(void)
4465 {
4466         struct rq *this_rq = this_rq();
4467         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4468         unsigned long pending_updates;
4469
4470         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4471                 return;
4472
4473         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4474         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4475         if (pending_updates) {
4476                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4477                 /*
4478                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4479                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4480                  */
4481                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4482         }
4483         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4484 }
4485 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4486
4487 /*
4488  * Called from scheduler_tick()
4489  */
4490 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4491 {
4492         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4493         /*
4494          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4495          */
4496         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4497         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4498 }
4499
4500 /*
4501  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4502  * according to the scheduling class and "nice" value.
4503  *
4504  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4505  * balance conservatively.
4506  */
4507 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4508 {
4509         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4510         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4511
4512         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4513                 return total;
4514
4515         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4516 }
4517
4518 /*
4519  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4520  * according to the scheduling class and "nice" value.
4521  */
4522 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4523 {
4524         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4525         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4526
4527         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4528                 return total;
4529
4530         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4531 }
4532
4533
4534 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4535 {
4536         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4537         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4538         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4539
4540         if (nr_running)
4541                 return load_avg / nr_running;
4542
4543         return 0;
4544 }
4545
4546 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4547 {
4548         /*
4549          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4550          * about the boundary, really active task won't care
4551          * about the loss.
4552          */
4553         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4554                 current->wakee_flips >>= 1;
4555                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4556         }
4557
4558         if (current->last_wakee != p) {
4559                 current->last_wakee = p;
4560                 current->wakee_flips++;
4561         }
4562 }
4563
4564 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4565 {
4566         struct sched_entity *se = &p->se;
4567         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4568         u64 min_vruntime;
4569
4570 #ifndef CONFIG_64BIT
4571         u64 min_vruntime_copy;
4572
4573         do {
4574                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4575                 smp_rmb();
4576                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4577         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4578 #else
4579         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4580 #endif
4581
4582         se->vruntime -= min_vruntime;
4583         record_wakee(p);
4584 }
4585
4586 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4587 /*
4588  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4589  *
4590  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4591  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4592  * can calculate the shift in shares.
4593  *
4594  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4595  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4596  * total group weight.
4597  *
4598  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4599  * distribution (s_i) using:
4600  *
4601  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4602  *
4603  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4604  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4605  * shares distribution (s_i):
4606  *
4607  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4608  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4609  *
4610  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4611  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4612  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4613  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4614  *
4615  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4616  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4617  *
4618  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4619  *
4620  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4621  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4622  * weight and shares distributions like:
4623  *
4624  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4625  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4626  *
4627  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4628  *
4629  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4630  *
4631  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4632  *
4633  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4634  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4635  * 4/7) times the weight of the group.
4636  */
4637 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4638 {
4639         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4640
4641         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4642                 return wl;
4643
4644         for_each_sched_entity(se) {
4645                 long w, W;
4646
4647                 tg = se->my_q->tg;
4648
4649                 /*
4650                  * W = @wg + \Sum rw_j
4651                  */
4652                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4653
4654                 /*
4655                  * w = rw_i + @wl
4656                  */
4657                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4658
4659                 /*
4660                  * wl = S * s'_i; see (2)
4661                  */
4662                 if (W > 0 && w < W)
4663                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4664                 else
4665                         wl = tg->shares;
4666
4667                 /*
4668                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4669                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4670                  * calc_cfs_shares().
4671                  */
4672                 if (wl < MIN_SHARES)
4673                         wl = MIN_SHARES;
4674
4675                 /*
4676                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4677                  */
4678                 wl -= se->avg.load_avg;
4679
4680                 /*
4681                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4682                  * the final effective load change on the root group. Since
4683                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4684                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4685                  * resulting from this level per the above.
4686                  */
4687                 wg = 0;
4688         }
4689
4690         return wl;
4691 }
4692 #else
4693
4694 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4695 {
4696         return wl;
4697 }
4698
4699 #endif
4700
4701 static inline bool energy_aware(void)
4702 {
4703         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4704 }
4705
4706 struct energy_env {
4707         struct sched_group      *sg_top;
4708         struct sched_group      *sg_cap;
4709         int                     cap_idx;
4710         int                     util_delta;
4711         int                     src_cpu;
4712         int                     dst_cpu;
4713         int                     energy;
4714         int                     payoff;
4715         struct task_struct      *task;
4716         struct {
4717                 int before;
4718                 int after;
4719                 int delta;
4720                 int diff;
4721         } nrg;
4722         struct {
4723                 int before;
4724                 int after;
4725                 int delta;
4726         } cap;
4727 };
4728
4729 /*
4730  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4731  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4732  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4733  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4734  *
4735  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4736  *
4737  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4738  *
4739  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4740  *
4741  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4742  */
4743 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4744 {
4745         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4746
4747         if (util >= capacity)
4748                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4749
4750         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4751 }
4752
4753 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4754 {
4755         if (cpu == eenv->src_cpu)
4756                 return -eenv->util_delta;
4757         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4758                 return eenv->util_delta;
4759         return 0;
4760 }
4761
4762 static
4763 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4764 {
4765         int i, delta;
4766         unsigned long max_util = 0;
4767
4768         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4769                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4770                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4771         }
4772
4773         return max_util;
4774 }
4775
4776 /*
4777  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4778  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4779  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4780  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4781  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4782  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4783  * estimate (more busy).
4784  */
4785 static unsigned
4786 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4787 {
4788         int i, delta;
4789         unsigned long util_sum = 0;
4790         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4791
4792         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4793                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4794                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4795         }
4796
4797         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4798                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4799         return util_sum;
4800 }
4801
4802 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4803         const struct sched_group_energy const *sge)
4804 {
4805         int idx;
4806         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4807
4808         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4809                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4810                         break;
4811         }
4812
4813         eenv->cap_idx = idx;
4814
4815         return idx;
4816 }
4817
4818 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4819 {
4820         int i, state = INT_MAX;
4821
4822         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4823         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4824                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4825
4826         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4827         state++;
4828
4829         return state;
4830 }
4831
4832 /*
4833  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4834  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4835  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4836  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4837  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4838  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4839  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4840  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4841  */
4842 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4843 {
4844         struct sched_domain *sd;
4845         int cpu, total_energy = 0;
4846         struct cpumask visit_cpus;
4847         struct sched_group *sg;
4848
4849         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4850
4851         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4852
4853         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4854                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4855
4856                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4857
4858                 /*
4859                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4860                  * sched_group?
4861                  */
4862                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4863
4864                 if (!sd)
4865                         /*
4866                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4867                          * wrong energy estimation is better than entering an
4868                          * infinite loop.
4869                          */
4870                         return -EINVAL;
4871
4872                 if (sd->parent)
4873                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4874
4875                 for_each_domain(cpu, sd) {
4876                         sg = sd->groups;
4877
4878                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4879                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4880                                 break;
4881
4882                         do {
4883                                 unsigned long group_util;
4884                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4885                                 int cap_idx, idle_idx;
4886
4887                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4888                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4889                                 else
4890                                         eenv->sg_cap = sg;
4891
4892                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4893
4894                                 if (sg->group_weight == 1) {
4895                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4896                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4897                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4898                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4899                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4900                                         }
4901                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4902                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4903                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4904                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4905                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4906                                         }
4907                                 }
4908
4909                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4910                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4911                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4912                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4913                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4914                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4915                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4916
4917                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4918
4919                                 if (!sd->child)
4920                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4921
4922                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4923                                         goto next_cpu;
4924
4925                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4926                 }
4927 next_cpu:
4928                 continue;
4929         }
4930
4931         eenv->energy = total_energy;
4932         return 0;
4933 }
4934
4935 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4936 {
4937         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4938 }
4939
4940 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4941 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4942 {
4943         unsigned int boost;
4944         int nrg_delta;
4945
4946         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4947 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4948         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4949 #else
4950         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4951 #endif
4952         if (boost == 0)
4953                 return eenv->nrg.diff;
4954
4955         /* Compute normalized energy diff */
4956         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4957         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4958
4959         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4960                         eenv->nrg.delta,
4961                         eenv->cap.delta,
4962                         eenv->task);
4963
4964         /*
4965          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4966          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4967          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4968          * function return a negative value each time the evaluation return a
4969          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4970          * a scheduling decision
4971          */
4972         return -eenv->payoff;
4973 }
4974 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
4975 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
4976 #endif
4977
4978 /*
4979  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4980  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4981  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4982  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
4983  * both are specified, the utilization is migrated.
4984  */
4985 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
4986 {
4987         struct sched_domain *sd;
4988         struct sched_group *sg;
4989         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
4990
4991         struct energy_env eenv_before = {
4992                 .util_delta     = 0,
4993                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
4994                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
4995                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
4996                 .cap            = { 0, 0, 0 },
4997         };
4998
4999         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5000                 return 0;
5001
5002         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5003         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5004
5005         if (!sd)
5006                 return 0; /* Error */
5007
5008         sg = sd->groups;
5009
5010         do {
5011                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5012                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5013
5014                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5015                                 return 0; /* Invalid result abort */
5016                         energy_before += eenv_before.energy;
5017
5018                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5019                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5020                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5021
5022                         if (sched_group_energy(eenv))
5023                                 return 0; /* Invalid result abort */
5024                         energy_after += eenv->energy;
5025                 }
5026         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5027
5028         eenv->nrg.before = energy_before;
5029         eenv->nrg.after = energy_after;
5030         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5031         eenv->payoff = 0;
5032
5033         return energy_diff_evaluate(eenv);
5034 }
5035
5036 /*
5037  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5038  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5039  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5040  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5041  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5042  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5043  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5044  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5045  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5046  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5047  */
5048 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5049 {
5050         unsigned int master = current->wakee_flips;
5051         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5052         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5053
5054         if (master < slave)
5055                 swap(master, slave);
5056         if (slave < factor || master < slave * factor)
5057                 return 0;
5058         return 1;
5059 }
5060
5061 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5062 {
5063         s64 this_load, load;
5064         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5065         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5066         struct task_group *tg;
5067         unsigned long weight;
5068         int balanced;
5069
5070         idx       = sd->wake_idx;
5071         this_cpu  = smp_processor_id();
5072         prev_cpu  = task_cpu(p);
5073         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5074         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5075
5076         /*
5077          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5078          * effect of the currently running task from the load
5079          * of the current CPU:
5080          */
5081         if (sync) {
5082                 tg = task_group(current);
5083                 weight = current->se.avg.load_avg;
5084
5085                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5086                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5087         }
5088
5089         tg = task_group(p);
5090         weight = p->se.avg.load_avg;
5091
5092         /*
5093          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5094          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5095          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5096          * about that, so that's good too.
5097          *
5098          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5099          * task to be woken on this_cpu.
5100          */
5101         this_eff_load = 100;
5102         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5103
5104         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5105         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5106
5107         if (this_load > 0) {
5108                 this_eff_load *= this_load +
5109                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5110
5111                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5112         }
5113
5114         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5115
5116         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5117
5118         if (!balanced)
5119                 return 0;
5120
5121         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5122         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5123
5124         return 1;
5125 }
5126
5127 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5128 {
5129         return p->se.avg.util_avg;
5130 }
5131
5132 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5133
5134 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5135
5136 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5137 {
5138         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5139
5140         util += boosted_task_util(p);
5141
5142         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5143 }
5144
5145 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5146 {
5147         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5148         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5149
5150         if (capacity == max_capacity)
5151                 return true;
5152
5153         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5154                 return true;
5155
5156         return __task_fits(p, cpu, 0);
5157 }
5158
5159 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5160 {
5161         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5162 }
5163
5164 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5165 {
5166         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5167 }
5168
5169 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5170
5171 static unsigned long
5172 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5173 {
5174         unsigned long long margin = 0;
5175
5176         /*
5177          * Signal proportional compensation (SPC)
5178          *
5179          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5180          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5181          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5182          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5183          */
5184         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5185         margin *= boost;
5186
5187         /*
5188          * Fast integer division by constant:
5189          *  Constant   :                 (C) = 100
5190          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5191          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5192          *
5193          * Thus:
5194          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5195          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5196          *
5197          *
5198          */
5199         margin  *= 1311;
5200         margin >>= 17;
5201
5202         return margin;
5203 }
5204
5205 static inline unsigned int
5206 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5207 {
5208         unsigned int boost;
5209
5210 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5211         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5212 #else
5213         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5214 #endif
5215         if (boost == 0)
5216                 return 0;
5217
5218         return schedtune_margin(util, boost);
5219 }
5220
5221 static inline unsigned long
5222 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5223 {
5224         unsigned int boost;
5225         unsigned long util;
5226         unsigned long margin;
5227
5228 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5229         boost = schedtune_task_boost(task);
5230 #else
5231         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5232 #endif
5233         if (boost == 0)
5234                 return 0;
5235
5236         util = task_util(task);
5237         margin = schedtune_margin(util, boost);
5238
5239         return margin;
5240 }
5241
5242 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5243
5244 static inline unsigned int
5245 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5246 {
5247         return 0;
5248 }
5249
5250 static inline unsigned int
5251 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5252 {
5253         return 0;
5254 }
5255
5256 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5257
5258 static inline unsigned long
5259 boosted_cpu_util(int cpu)
5260 {
5261         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5262         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5263
5264         return util + margin;
5265 }
5266
5267 static inline unsigned long
5268 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5269 {
5270         unsigned long util = task_util(task);
5271         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5272
5273         return util + margin;
5274 }
5275
5276 /*
5277  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5278  * domain.
5279  */
5280 static struct sched_group *
5281 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5282                   int this_cpu, int sd_flag)
5283 {
5284         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5285         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5286         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5287         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5288         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5289         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5290         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5291
5292         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5293                 load_idx = sd->wake_idx;
5294
5295         do {
5296                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5297                 int local_group;
5298                 int i;
5299
5300                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5301                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5302                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5303                         continue;
5304
5305                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5306                                                sched_group_cpus(group));
5307
5308                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5309                 avg_load = 0;
5310
5311                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5312                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5313                         if (local_group)
5314                                 load = source_load(i, load_idx);
5315                         else
5316                                 load = target_load(i, load_idx);
5317
5318                         avg_load += load;
5319
5320                         /*
5321                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5322                          * that can fit the task.
5323                          */
5324                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5325                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5326                                 fit_group = group;
5327                         }
5328
5329                         /*
5330                          * Look for group which has most spare capacity on a
5331                          * single cpu.
5332                          */
5333                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5334                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5335                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5336                                 spare_group = group;
5337                         }
5338                 }
5339
5340                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5341                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5342
5343                 if (local_group) {
5344                         this_load = avg_load;
5345                 } else if (avg_load < min_load) {
5346                         min_load = avg_load;
5347                         idlest = group;
5348                 }
5349         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5350
5351         if (fit_group)
5352                 return fit_group;
5353
5354         if (spare_group)
5355                 return spare_group;
5356
5357         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5358                 return NULL;
5359         return idlest;
5360 }
5361
5362 /*
5363  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5364  */
5365 static int
5366 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5367 {
5368         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5369         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5370         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5371         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5372         int shallowest_idle_cpu = -1;
5373         int i;
5374
5375         /* Traverse only the allowed CPUs */
5376         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5377                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5378                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5379                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5380                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5381                                 /*
5382                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5383                                  * has the smallest exit latency irrespective
5384                                  * of any idle timestamp.
5385                                  */
5386                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5387                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5388                                 shallowest_idle_cpu = i;
5389                         } else if (idle_cpu(i) &&
5390                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5391                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5392                                 /*
5393                                  * If equal or no active idle state, then
5394                                  * the most recently idled CPU might have
5395                                  * a warmer cache.
5396                                  */
5397                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5398                                 shallowest_idle_cpu = i;
5399                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5400                                 /*
5401                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5402                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5403                                  * fallback.
5404                                  */
5405                                 shallowest_idle_cpu = i;
5406                         }
5407                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5408                         load = weighted_cpuload(i);
5409                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5410                                 min_load = load;
5411                                 least_loaded_cpu = i;
5412                         }
5413                 }
5414         }
5415
5416         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5417 }
5418
5419 /*
5420  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5421  */
5422 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5423 {
5424         struct sched_domain *sd;
5425         struct sched_group *sg;
5426         int i = task_cpu(p);
5427
5428         if (idle_cpu(target))
5429                 return target;
5430
5431         /*
5432          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5433          */
5434         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5435                 return i;
5436
5437         /*
5438          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5439          */
5440         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5441         for_each_lower_domain(sd) {
5442                 sg = sd->groups;
5443                 do {
5444                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5445                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5446                                 goto next;
5447
5448                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5449                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5450                                         goto next;
5451                         }
5452
5453                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5454                                         tsk_cpus_allowed(p));
5455                         goto done;
5456 next:
5457                         sg = sg->next;
5458                 } while (sg != sd->groups);
5459         }
5460 done:
5461         return target;
5462 }
5463
5464 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5465 {
5466         struct sched_domain *sd;
5467         struct sched_group *sg, *sg_target;
5468         int target_max_cap = INT_MAX;
5469         int target_cpu = task_cpu(p);
5470         int i;
5471
5472         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5473
5474         if (!sd)
5475                 return target;
5476
5477         sg = sd->groups;
5478         sg_target = sg;
5479
5480         /*
5481          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5482          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5483          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5484          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5485          * point.
5486          */
5487         do {
5488                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5489                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5490
5491                 /*
5492                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5493                  * Ideally we should query the energy model for the right
5494                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5495                  */
5496                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5497                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5498                         sg_target = sg;
5499                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5500                 }
5501         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5502
5503         /* Find cpu with sufficient capacity */
5504         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5505                 /*
5506                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5507                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5508                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5509                  */
5510                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5511
5512                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5513                         continue;
5514
5515                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5516                         target_cpu = i;
5517                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5518                                 break;
5519                 }
5520
5521                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5522                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5523                         target_cpu = i;
5524         }
5525
5526         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5527                 struct energy_env eenv = {
5528                         .util_delta     = task_util(p),
5529                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5530                         .dst_cpu        = target_cpu,
5531                         .task           = p,
5532                 };
5533
5534                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5535                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5536                         return target_cpu;
5537
5538                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5539                         return task_cpu(p);
5540         }
5541
5542         return target_cpu;
5543 }
5544
5545 /*
5546  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5547  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5548  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5549  *
5550  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5551  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5552  *
5553  * Returns the target cpu number.
5554  *
5555  * preempt must be disabled.
5556  */
5557 static int
5558 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5559 {
5560         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5561         int cpu = smp_processor_id();
5562         int new_cpu = prev_cpu;
5563         int want_affine = 0;
5564         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5565
5566         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5567                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5568                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5569                               energy_aware();
5570
5571         rcu_read_lock();
5572         for_each_domain(cpu, tmp) {
5573                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5574                         break;
5575
5576                 /*
5577                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5578                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5579                  */
5580                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5581                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5582                         affine_sd = tmp;
5583                         break;
5584                 }
5585
5586                 if (tmp->flags & sd_flag)
5587                         sd = tmp;
5588                 else if (!want_affine)
5589                         break;
5590         }
5591
5592         if (affine_sd) {
5593                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5594                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5595                         new_cpu = cpu;
5596         }
5597
5598         if (!sd) {
5599                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5600                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5601                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5602                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5603
5604         } else while (sd) {
5605                 struct sched_group *group;
5606                 int weight;
5607
5608                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5609                         sd = sd->child;
5610                         continue;
5611                 }
5612
5613                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5614                 if (!group) {
5615                         sd = sd->child;
5616                         continue;
5617                 }
5618
5619                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5620                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5621                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5622                         sd = sd->child;
5623                         continue;
5624                 }
5625
5626                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5627                 cpu = new_cpu;
5628                 weight = sd->span_weight;
5629                 sd = NULL;
5630                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5631                         if (weight <= tmp->span_weight)
5632                                 break;
5633                         if (tmp->flags & sd_flag)
5634                                 sd = tmp;
5635                 }
5636                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5637         }
5638         rcu_read_unlock();
5639
5640         return new_cpu;
5641 }
5642
5643 /*
5644  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5645  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5646  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5647  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5648  */
5649 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5650 {
5651         /*
5652          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5653          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5654          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5655          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5656          * load sounds not bad.
5657          */
5658         remove_entity_load_avg(&p->se);
5659
5660         /* Tell new CPU we are migrated */
5661         p->se.avg.last_update_time = 0;
5662
5663         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5664         p->se.exec_start = 0;
5665 }
5666
5667 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5668 {
5669         remove_entity_load_avg(&p->se);
5670 }
5671 #endif /* CONFIG_SMP */
5672
5673 static unsigned long
5674 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5675 {
5676         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5677
5678         /*
5679          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5680          * to virtual-time in his units.
5681          *
5682          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5683          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5684          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5685          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5686          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5687          *
5688          * This is especially important for buddies when the leftmost
5689          * task is higher priority than the buddy.
5690          */
5691         return calc_delta_fair(gran, se);
5692 }
5693
5694 /*
5695  * Should 'se' preempt 'curr'.
5696  *
5697  *             |s1
5698  *        |s2
5699  *   |s3
5700  *         g
5701  *      |<--->|c
5702  *
5703  *  w(c, s1) = -1
5704  *  w(c, s2) =  0
5705  *  w(c, s3) =  1
5706  *
5707  */
5708 static int
5709 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5710 {
5711         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5712
5713         if (vdiff <= 0)
5714                 return -1;
5715
5716         gran = wakeup_gran(curr, se);
5717         if (vdiff > gran)
5718                 return 1;
5719
5720         return 0;
5721 }
5722
5723 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5724 {
5725         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5726                 return;
5727
5728         for_each_sched_entity(se)
5729                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5730 }
5731
5732 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5733 {
5734         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5735                 return;
5736
5737         for_each_sched_entity(se)
5738                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5739 }
5740
5741 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5742 {
5743         for_each_sched_entity(se)
5744                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5745 }
5746
5747 /*
5748  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5749  */
5750 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5751 {
5752         struct task_struct *curr = rq->curr;
5753         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5754         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5755         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5756         int next_buddy_marked = 0;
5757
5758         if (unlikely(se == pse))
5759                 return;
5760
5761         /*
5762          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5763          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5764          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5765          * next-buddy nomination below.
5766          */
5767         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5768                 return;
5769
5770         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5771                 set_next_buddy(pse);
5772                 next_buddy_marked = 1;
5773         }
5774
5775         /*
5776          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5777          * wake up path.
5778          *
5779          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5780          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5781          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5782          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5783          * below.
5784          */
5785         if (test_tsk_need_resched(curr))
5786                 return;
5787
5788         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5789         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5790             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5791                 goto preempt;
5792
5793         /*
5794          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5795          * is driven by the tick):
5796          */
5797         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5798                 return;
5799
5800         find_matching_se(&se, &pse);
5801         update_curr(cfs_rq_of(se));
5802         BUG_ON(!pse);
5803         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5804                 /*
5805                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5806                  * triggering this preemption.
5807                  */
5808                 if (!next_buddy_marked)
5809                         set_next_buddy(pse);
5810                 goto preempt;
5811         }
5812
5813         return;
5814
5815 preempt:
5816         resched_curr(rq);
5817         /*
5818          * Only set the backward buddy when the current task is still
5819          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5820          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5821          * point, either of which can * drop the rq lock.
5822          *
5823          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5824          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5825          */
5826         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5827                 return;
5828
5829         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5830                 set_last_buddy(se);
5831 }
5832
5833 static struct task_struct *
5834 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5835 {
5836         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5837         struct sched_entity *se;
5838         struct task_struct *p;
5839         int new_tasks;
5840
5841 again:
5842 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5843         if (!cfs_rq->nr_running)
5844                 goto idle;
5845
5846         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5847                 goto simple;
5848
5849         /*
5850          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5851          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5852          *
5853          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5854          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5855          */
5856
5857         do {
5858                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5859
5860                 /*
5861                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5862                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5863                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5864                  * forget we've ever seen it.
5865                  */
5866                 if (curr) {
5867                         if (curr->on_rq)
5868                                 update_curr(cfs_rq);
5869                         else
5870                                 curr = NULL;
5871
5872                         /*
5873                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5874                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5875                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5876                          * be correct.
5877                          */
5878                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5879                                 goto simple;
5880                 }
5881
5882                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5883                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5884         } while (cfs_rq);
5885
5886         p = task_of(se);
5887
5888         /*
5889          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5890          * is a different task than we started out with, try and touch the
5891          * least amount of cfs_rqs.
5892          */
5893         if (prev != p) {
5894                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5895
5896                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5897                         int se_depth = se->depth;
5898                         int pse_depth = pse->depth;
5899
5900                         if (se_depth <= pse_depth) {
5901                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5902                                 pse = parent_entity(pse);
5903                         }
5904                         if (se_depth >= pse_depth) {
5905                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5906                                 se = parent_entity(se);
5907                         }
5908                 }
5909
5910                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5911                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5912         }
5913
5914         if (hrtick_enabled(rq))
5915                 hrtick_start_fair(rq, p);
5916
5917         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5918
5919         return p;
5920 simple:
5921         cfs_rq = &rq->cfs;
5922 #endif
5923
5924         if (!cfs_rq->nr_running)
5925                 goto idle;
5926
5927         put_prev_task(rq, prev);
5928
5929         do {
5930                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5931                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5932                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5933         } while (cfs_rq);
5934
5935         p = task_of(se);
5936
5937         if (hrtick_enabled(rq))
5938                 hrtick_start_fair(rq, p);
5939
5940         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5941
5942         return p;
5943
5944 idle:
5945         rq->misfit_task = 0;
5946         /*
5947          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5948          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5949          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5950          * re-start the picking loop.
5951          */
5952         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5953         new_tasks = idle_balance(rq);
5954         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5955         /*
5956          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5957          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5958          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5959          */
5960         if (new_tasks < 0)
5961                 return RETRY_TASK;
5962
5963         if (new_tasks > 0)
5964                 goto again;
5965
5966         return NULL;
5967 }
5968
5969 /*
5970  * Account for a descheduled task:
5971  */
5972 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5973 {
5974         struct sched_entity *se = &prev->se;
5975         struct cfs_rq *cfs_rq;
5976
5977         for_each_sched_entity(se) {
5978                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5979                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5980         }
5981 }
5982
5983 /*
5984  * sched_yield() is very simple
5985  *
5986  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5987  */
5988 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5989 {
5990         struct task_struct *curr = rq->curr;
5991         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5992         struct sched_entity *se = &curr->se;
5993
5994         /*
5995          * Are we the only task in the tree?
5996          */
5997         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5998                 return;
5999
6000         clear_buddies(cfs_rq, se);
6001
6002         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6003                 update_rq_clock(rq);
6004                 /*
6005                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6006                  */
6007                 update_curr(cfs_rq);
6008                 /*
6009                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6010                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6011                  * and double the fastpath cost.
6012                  */
6013                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6014         }
6015
6016         set_skip_buddy(se);
6017 }
6018
6019 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6020 {
6021         struct sched_entity *se = &p->se;
6022
6023         /* throttled hierarchies are not runnable */
6024         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6025                 return false;
6026
6027         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6028         set_next_buddy(se);
6029
6030         yield_task_fair(rq);
6031
6032         return true;
6033 }
6034
6035 #ifdef CONFIG_SMP
6036 /**************************************************
6037  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6038  *
6039  * BASICS
6040  *
6041  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6042  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6043  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6044  *
6045  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6046  *
6047  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6048  * W_i,0 is defined as:
6049  *
6050  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6051  *
6052  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6053  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6054  *
6055  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6056  * weight:
6057  *
6058  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6059  *
6060  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6061  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6062  * can also include other factors [XXX].
6063  *
6064  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6065  * directly from (1):
6066  *
6067  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6068  *
6069  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6070  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6071  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6072  *
6073  * [XXX expand on:
6074  *     - infeasible weights;
6075  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6076  *
6077  *
6078  * SCHED DOMAINS
6079  *
6080  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6081  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6082  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6083  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6084  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6085  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6086  * the groups.
6087  *
6088  * This yields:
6089  *
6090  *     log_2 n     1     n
6091  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6092  *     i = 0      2^i   2^i
6093  *                               `- size of each group
6094  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6095  *         |         `- freq
6096  *         `- sum over all levels
6097  *
6098  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6099  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6100  *
6101  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6102  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6103  *
6104  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6105  *
6106  *             log_2 n     
6107  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6108  *             k = 0
6109  *
6110  * And you'll find that:
6111  *
6112  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6113  *
6114  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6115  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6116  * of:
6117  *
6118  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6119  *
6120  *
6121  * WORK CONSERVING
6122  *
6123  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6124  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6125  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6126  *
6127  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6128  * time.
6129  *
6130  * [XXX more?]
6131  *
6132  *
6133  * CGROUPS
6134  *
6135  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6136  *
6137  *                                s_k,i
6138  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6139  *                                 S_k
6140  *
6141  * Where
6142  *
6143  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6144  *
6145  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6146  *
6147  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6148  * property.
6149  *
6150  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6151  *      rewrite all of this once again.]
6152  */ 
6153
6154 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6155
6156 enum fbq_type { regular, remote, all };
6157
6158 enum group_type {
6159         group_other = 0,
6160         group_misfit_task,
6161         group_imbalanced,
6162         group_overloaded,
6163 };
6164
6165 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6166 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6167 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6168 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6169
6170 struct lb_env {
6171         struct sched_domain     *sd;
6172
6173         struct rq               *src_rq;
6174         int                     src_cpu;
6175
6176         int                     dst_cpu;
6177         struct rq               *dst_rq;
6178
6179         struct cpumask          *dst_grpmask;
6180         int                     new_dst_cpu;
6181         enum cpu_idle_type      idle;
6182         long                    imbalance;
6183         unsigned int            src_grp_nr_running;
6184         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6185         struct cpumask          *cpus;
6186
6187         unsigned int            flags;
6188
6189         unsigned int            loop;
6190         unsigned int            loop_break;
6191         unsigned int            loop_max;
6192
6193         enum fbq_type           fbq_type;
6194         enum group_type         busiest_group_type;
6195         struct list_head        tasks;
6196 };
6197
6198 /*
6199  * Is this task likely cache-hot:
6200  */
6201 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6202 {
6203         s64 delta;
6204
6205         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6206
6207         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6208                 return 0;
6209
6210         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6211                 return 0;
6212
6213         /*
6214          * Buddy candidates are cache hot:
6215          */
6216         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6217                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6218                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6219                 return 1;
6220
6221         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6222                 return 1;
6223         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6224                 return 0;
6225
6226         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6227
6228         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6229 }
6230
6231 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6232 /*
6233  * Returns 1, if task migration degrades locality
6234  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6235  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6236  */
6237 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6238 {
6239         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6240         unsigned long src_faults, dst_faults;
6241         int src_nid, dst_nid;
6242
6243         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6244                 return -1;
6245
6246         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6247                 return -1;
6248
6249         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6250         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6251
6252         if (src_nid == dst_nid)
6253                 return -1;
6254
6255         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6256         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6257                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6258                         return 1;
6259                 else
6260                         return -1;
6261         }
6262
6263         /* Encourage migration to the preferred node. */
6264         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6265                 return 0;
6266
6267         if (numa_group) {
6268                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6269                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6270         } else {
6271                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6272                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6273         }
6274
6275         return dst_faults < src_faults;
6276 }
6277
6278 #else
6279 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6280                                              struct lb_env *env)
6281 {
6282         return -1;
6283 }
6284 #endif
6285
6286 /*
6287  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6288  */
6289 static
6290 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6291 {
6292         int tsk_cache_hot;
6293
6294         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6295
6296         /*
6297          * We do not migrate tasks that are:
6298          * 1) throttled_lb_pair, or
6299          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6300          * 3) running (obviously), or
6301          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6302          */
6303         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6304                 return 0;
6305
6306         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6307                 int cpu;
6308
6309                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6310
6311                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6312
6313                 /*
6314                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6315                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6316                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6317                  *
6318                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6319                  * one in current iteration.
6320                  */
6321                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6322                         return 0;
6323
6324                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6325                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6326                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6327                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6328                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6329                                 break;
6330                         }
6331                 }
6332
6333                 return 0;
6334         }
6335
6336         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6337         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6338
6339         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6340                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6341                 return 0;
6342         }
6343
6344         /*
6345          * Aggressive migration if:
6346          * 1) destination numa is preferred
6347          * 2) task is cache cold, or
6348          * 3) too many balance attempts have failed.
6349          */
6350         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6351         if (tsk_cache_hot == -1)
6352                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6353
6354         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6355             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6356                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6357                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6358                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6359                 }
6360                 return 1;
6361         }
6362
6363         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6364         return 0;
6365 }
6366
6367 /*
6368  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6369  */
6370 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6371 {
6372         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6373
6374         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6375         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6376         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6377 }
6378
6379 /*
6380  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6381  * part of active balancing operations within "domain".
6382  *
6383  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6384  */
6385 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6386 {
6387         struct task_struct *p, *n;
6388
6389         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6390
6391         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6392                 if (!can_migrate_task(p, env))
6393                         continue;
6394
6395                 detach_task(p, env);
6396
6397                 /*
6398                  * Right now, this is only the second place where
6399                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6400                  * so we can safely collect stats here rather than
6401                  * inside detach_tasks().
6402                  */
6403                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6404                 return p;
6405         }
6406         return NULL;
6407 }
6408
6409 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6410
6411 /*
6412  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6413  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6414  *
6415  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6416  */
6417 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6418 {
6419         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6420         struct task_struct *p;
6421         unsigned long load;
6422         int detached = 0;
6423
6424         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6425
6426         if (env->imbalance <= 0)
6427                 return 0;
6428
6429         while (!list_empty(tasks)) {
6430                 /*
6431                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6432                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6433                  */
6434                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6435                         break;
6436
6437                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6438
6439                 env->loop++;
6440                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6441                 if (env->loop > env->loop_max)
6442                         break;
6443
6444                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6445                 if (env->loop > env->loop_break) {
6446                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6447                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6448                         break;
6449                 }
6450
6451                 if (!can_migrate_task(p, env))
6452                         goto next;
6453
6454                 load = task_h_load(p);
6455
6456                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6457                         goto next;
6458
6459                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6460                         goto next;
6461
6462                 detach_task(p, env);
6463                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6464
6465                 detached++;
6466                 env->imbalance -= load;
6467
6468 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6469                 /*
6470                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6471                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6472                  * the critical section.
6473                  */
6474                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6475                         break;
6476 #endif
6477
6478                 /*
6479                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6480                  * weighted load.
6481                  */
6482                 if (env->imbalance <= 0)
6483                         break;
6484
6485                 continue;
6486 next:
6487                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6488         }
6489
6490         /*
6491          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6492          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6493          * than inside detach_one_task().
6494          */
6495         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6496
6497         return detached;
6498 }
6499
6500 /*
6501  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6502  */
6503 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6504 {
6505         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6506
6507         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6508         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6509         activate_task(rq, p, 0);
6510         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6511 }
6512
6513 /*
6514  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6515  * its new rq.
6516  */
6517 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6518 {
6519         raw_spin_lock(&rq->lock);
6520         attach_task(rq, p);
6521         /*
6522          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6523          */
6524         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6525         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6526 }
6527
6528 /*
6529  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6530  * new rq.
6531  */
6532 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6533 {
6534         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6535         struct task_struct *p;
6536
6537         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6538
6539         while (!list_empty(tasks)) {
6540                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6541                 list_del_init(&p->se.group_node);
6542
6543                 attach_task(env->dst_rq, p);
6544         }
6545
6546         /*
6547          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6548          */
6549         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6550
6551         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6552 }
6553
6554 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6555 static void update_blocked_averages(int cpu)
6556 {
6557         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6558         struct cfs_rq *cfs_rq;
6559         unsigned long flags;
6560
6561         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6562         update_rq_clock(rq);
6563
6564         /*
6565          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6566          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6567          */
6568         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6569                 /* throttled entities do not contribute to load */
6570                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6571                         continue;
6572
6573                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6574                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6575         }
6576         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6577 }
6578
6579 /*
6580  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6581  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6582  * group is a fraction of its parents load.
6583  */
6584 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6585 {
6586         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6587         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6588         unsigned long now = jiffies;
6589         unsigned long load;
6590
6591         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6592                 return;
6593
6594         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6595         for_each_sched_entity(se) {
6596                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6597                 cfs_rq->h_load_next = se;
6598                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6599                         break;
6600         }
6601
6602         if (!se) {
6603                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6604                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6605         }
6606
6607         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6608                 load = cfs_rq->h_load;
6609                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6610                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6611                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6612                 cfs_rq->h_load = load;
6613                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6614         }
6615 }
6616
6617 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6618 {
6619         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6620
6621         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6622         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6623                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6624 }
6625 #else
6626 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6627 {
6628         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6629         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6630         unsigned long flags;
6631
6632         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6633         update_rq_clock(rq);
6634         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6635         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6636 }
6637
6638 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6639 {
6640         return p->se.avg.load_avg;
6641 }
6642 #endif
6643
6644 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6645
6646 /*
6647  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6648  */
6649 struct sg_lb_stats {
6650         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6651         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6652         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6653         unsigned long load_per_task;
6654         unsigned long group_capacity;
6655         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6656         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6657         unsigned int idle_cpus;
6658         unsigned int group_weight;
6659         enum group_type group_type;
6660         int group_no_capacity;
6661         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6662 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6663         unsigned int nr_numa_running;
6664         unsigned int nr_preferred_running;
6665 #endif
6666 };
6667
6668 /*
6669  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6670  *               during load balancing.
6671  */
6672 struct sd_lb_stats {
6673         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6674         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6675         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6676         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6677         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6678
6679         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6680         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6681 };
6682
6683 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6684 {
6685         /*
6686          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6687          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6688          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6689          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6690          */
6691         *sds = (struct sd_lb_stats){
6692                 .busiest = NULL,
6693                 .local = NULL,
6694                 .total_load = 0UL,
6695                 .total_capacity = 0UL,
6696                 .busiest_stat = {
6697                         .avg_load = 0UL,
6698                         .sum_nr_running = 0,
6699                         .group_type = group_other,
6700                 },
6701         };
6702 }
6703
6704 /**
6705  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6706  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6707  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6708  *
6709  * Return: The load index.
6710  */
6711 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6712                                         enum cpu_idle_type idle)
6713 {
6714         int load_idx;
6715
6716         switch (idle) {
6717         case CPU_NOT_IDLE:
6718                 load_idx = sd->busy_idx;
6719                 break;
6720
6721         case CPU_NEWLY_IDLE:
6722                 load_idx = sd->newidle_idx;
6723                 break;
6724         default:
6725                 load_idx = sd->idle_idx;
6726                 break;
6727         }
6728
6729         return load_idx;
6730 }
6731
6732 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6733 {
6734         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6735         u64 total, used, age_stamp, avg;
6736         s64 delta;
6737
6738         /*
6739          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6740          * we read them once before doing sanity checks on them.
6741          */
6742         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6743         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6744         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6745
6746         if (unlikely(delta < 0))
6747                 delta = 0;
6748
6749         total = sched_avg_period() + delta;
6750
6751         used = div_u64(avg, total);
6752
6753         /*
6754          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6755          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6756          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6757          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6758          */
6759         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6760
6761         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6762                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6763
6764         return 1;
6765 }
6766
6767 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6768 {
6769         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6770         mcc->val = 0;
6771         mcc->cpu = -1;
6772 }
6773
6774 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6775 {
6776         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6777         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6778         struct max_cpu_capacity *mcc;
6779         unsigned long max_capacity;
6780         int max_cap_cpu;
6781         unsigned long flags;
6782
6783         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6784
6785         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6786
6787         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6788         max_capacity = mcc->val;
6789         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6790
6791         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6792             (max_capacity < capacity)) {
6793                 mcc->val = capacity;
6794                 mcc->cpu = cpu;
6795 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6796                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6797                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6798                 goto skip_unlock;
6799 #endif
6800         }
6801         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6802
6803 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6804         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6805         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6806
6807         if (!capacity)
6808                 capacity = 1;
6809
6810         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6811         sdg->sgc->capacity = capacity;
6812         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6813 }
6814
6815 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6816 {
6817         struct sched_domain *child = sd->child;
6818         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6819         unsigned long capacity, max_capacity;
6820         unsigned long interval;
6821
6822         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6823         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6824         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6825
6826         if (!child) {
6827                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6828                 return;
6829         }
6830
6831         capacity = 0;
6832         max_capacity = 0;
6833
6834         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6835                 /*
6836                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6837                  * span the current group.
6838                  */
6839
6840                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6841                         struct sched_group_capacity *sgc;
6842                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6843
6844                         /*
6845                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6846                          * gets here before we've attached the domains to the
6847                          * runqueues.
6848                          *
6849                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6850                          * in update_cpu_capacity().
6851                          *
6852                          * This avoids capacity from being 0 and
6853                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6854                          */
6855                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6856                                 capacity += capacity_of(cpu);
6857                         } else {
6858                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6859                                 capacity += sgc->capacity;
6860                         }
6861
6862                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6863                 }
6864         } else  {
6865                 /*
6866                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6867                  * span the current group.
6868                  */ 
6869
6870                 group = child->groups;
6871                 do {
6872                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6873
6874                         capacity += sgc->capacity;
6875                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6876                         group = group->next;
6877                 } while (group != child->groups);
6878         }
6879
6880         sdg->sgc->capacity = capacity;
6881         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6882 }
6883
6884 /*
6885  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6886  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6887  * Return true is the capacity is reduced
6888  */
6889 static inline int
6890 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6891 {
6892         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6893                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6894 }
6895
6896 /*
6897  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6898  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6899  *
6900  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6901  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6902  * Something like:
6903  *
6904  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6905  *              *     * * *
6906  *
6907  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6908  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6909  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6910  *
6911  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6912  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6913  * moving tasks due to affinity constraints.
6914  *
6915  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6916  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6917  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6918  * to create an effective group imbalance.
6919  *
6920  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6921  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6922  * subtle and fragile situation.
6923  */
6924
6925 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6926 {
6927         return group->sgc->imbalance;
6928 }
6929
6930 /*
6931  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6932  * be used by some tasks.
6933  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6934  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6935  * available capacity for CFS tasks.
6936  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6937  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6938  * capacity in meaningful for the load balancer.
6939  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6940  * any benefit for the load balance.
6941  */
6942 static inline bool
6943 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6944 {
6945         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6946                 return true;
6947
6948         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6949                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6950                 return true;
6951
6952         return false;
6953 }
6954
6955 /*
6956  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6957  *  handle.
6958  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6959  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6960  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6961  *  false.
6962  */
6963 static inline bool
6964 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6965 {
6966         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6967                 return false;
6968
6969         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6970                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6971                 return true;
6972
6973         return false;
6974 }
6975
6976
6977 /*
6978  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6979  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6980  */
6981 static inline bool
6982 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
6983 {
6984         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
6985                                                         ref->sgc->max_capacity;
6986 }
6987
6988 static inline enum
6989 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6990                           struct sg_lb_stats *sgs)
6991 {
6992         if (sgs->group_no_capacity)
6993                 return group_overloaded;
6994
6995         if (sg_imbalanced(group))
6996                 return group_imbalanced;
6997
6998         if (sgs->group_misfit_task)
6999                 return group_misfit_task;
7000
7001         return group_other;
7002 }
7003
7004 /**
7005  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7006  * @env: The load balancing environment.
7007  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7008  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7009  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7010  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7011  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7012  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7013  */
7014 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7015                         struct sched_group *group, int load_idx,
7016                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7017                         bool *overload, bool *overutilized)
7018 {
7019         unsigned long load;
7020         int i;
7021
7022         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7023
7024         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7025                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7026
7027                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7028                 if (local_group)
7029                         load = target_load(i, load_idx);
7030                 else
7031                         load = source_load(i, load_idx);
7032
7033                 sgs->group_load += load;
7034                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7035                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7036
7037                 if (rq->nr_running > 1)
7038                         *overload = true;
7039
7040 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7041                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7042                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7043 #endif
7044                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7045                 if (idle_cpu(i))
7046                         sgs->idle_cpus++;
7047
7048                 if (cpu_overutilized(i)) {
7049                         *overutilized = true;
7050                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7051                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7052                 }
7053         }
7054
7055         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7056         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7057         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7058
7059         if (sgs->sum_nr_running)
7060                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7061
7062         sgs->group_weight = group->group_weight;
7063
7064         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7065         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7066 }
7067
7068 /**
7069  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7070  * @env: The load balancing environment.
7071  * @sds: sched_domain statistics
7072  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7073  * @sgs: sched_group statistics
7074  *
7075  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7076  * busiest group.
7077  *
7078  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7079  * busiest group. %false otherwise.
7080  */
7081 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7082                                    struct sd_lb_stats *sds,
7083                                    struct sched_group *sg,
7084                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7085 {
7086         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7087
7088         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7089                 return true;
7090
7091         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7092                 return false;
7093
7094         /*
7095          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7096          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7097          */
7098         if (sgs->group_type == group_other &&
7099             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7100                 return false;
7101
7102         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7103                 return false;
7104
7105         /*
7106          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7107          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7108          */
7109         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7110             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7111                 return false;
7112
7113         /* This is the busiest node in its class. */
7114         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7115                 return true;
7116
7117         /*
7118          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7119          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7120          * higher than ourself as busy.
7121          */
7122         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7123                 if (!sds->busiest)
7124                         return true;
7125
7126                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7127                         return true;
7128         }
7129
7130         return false;
7131 }
7132
7133 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7134 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7135 {
7136         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7137                 return regular;
7138         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7139                 return remote;
7140         return all;
7141 }
7142
7143 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7144 {
7145         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7146                 return regular;
7147         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7148                 return remote;
7149         return all;
7150 }
7151 #else
7152 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7153 {
7154         return all;
7155 }
7156
7157 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7158 {
7159         return regular;
7160 }
7161 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7162
7163 /**
7164  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7165  * @env: The load balancing environment.
7166  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7167  */
7168 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7169 {
7170         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7171         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7172         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7173         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7174         bool overload = false, overutilized = false;
7175
7176         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7177                 prefer_sibling = 1;
7178
7179         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7180
7181         do {
7182                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7183                 int local_group;
7184
7185                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7186                 if (local_group) {
7187                         sds->local = sg;
7188                         sgs = &sds->local_stat;
7189
7190                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7191                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7192                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7193                 }
7194
7195                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7196                                                 &overload, &overutilized);
7197
7198                 if (local_group)
7199                         goto next_group;
7200
7201                 /*
7202                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7203                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7204                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7205                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7206                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7207                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7208                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7209                  * the tasks on the system).
7210                  */
7211                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7212                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7213                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7214                         sgs->group_no_capacity = 1;
7215                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7216                 }
7217
7218                 /*
7219                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7220                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7221                  */
7222                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7223                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7224                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7225                         sgs->group_type = group_other;
7226
7227                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7228                         sds->busiest = sg;
7229                         sds->busiest_stat = *sgs;
7230                 }
7231
7232 next_group:
7233                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7234                 sds->total_load += sgs->group_load;
7235                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7236
7237                 sg = sg->next;
7238         } while (sg != env->sd->groups);
7239
7240         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7241                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7242
7243         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7244
7245         if (!env->sd->parent) {
7246                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7247                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7248                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7249
7250                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7251                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7252                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7253         } else {
7254                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7255                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7256         }
7257 }
7258
7259 /**
7260  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7261  *                      sched doman.
7262  *
7263  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7264  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7265  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7266  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7267  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7268  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7269  *
7270  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7271  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7272  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7273  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7274  * number.
7275  *
7276  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7277  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7278  *
7279  * @env: The load balancing environment.
7280  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7281  */
7282 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7283 {
7284         int busiest_cpu;
7285
7286         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7287                 return 0;
7288
7289         if (!sds->busiest)
7290                 return 0;
7291
7292         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7293         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7294                 return 0;
7295
7296         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7297                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7298                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7299
7300         return 1;
7301 }
7302
7303 /**
7304  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7305  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7306  *                      load balancing.
7307  * @env: The load balancing environment.
7308  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7309  */
7310 static inline
7311 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7312 {
7313         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7314         unsigned int imbn = 2;
7315         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7316         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7317
7318         local = &sds->local_stat;
7319         busiest = &sds->busiest_stat;
7320
7321         if (!local->sum_nr_running)
7322                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7323         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7324                 imbn = 1;
7325
7326         scaled_busy_load_per_task =
7327                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7328                 busiest->group_capacity;
7329
7330         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7331             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7332                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7333                 return;
7334         }
7335
7336         /*
7337          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7338          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7339          * moving them.
7340          */
7341
7342         capa_now += busiest->group_capacity *
7343                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7344         capa_now += local->group_capacity *
7345                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7346         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7347
7348         /* Amount of load we'd subtract */
7349         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7350                 capa_move += busiest->group_capacity *
7351                             min(busiest->load_per_task,
7352                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7353         }
7354
7355         /* Amount of load we'd add */
7356         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7357             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7358                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7359                       local->group_capacity;
7360         } else {
7361                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7362                       local->group_capacity;
7363         }
7364         capa_move += local->group_capacity *
7365                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7366         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7367
7368         /* Move if we gain throughput */
7369         if (capa_move > capa_now)
7370                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7371 }
7372
7373 /**
7374  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7375  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7376  * @env: load balance environment
7377  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7378  */
7379 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7380 {
7381         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7382         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7383
7384         local = &sds->local_stat;
7385         busiest = &sds->busiest_stat;
7386
7387         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7388                 /*
7389                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7390                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7391                  */
7392                 busiest->load_per_task =
7393                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7394         }
7395
7396         /*
7397          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7398          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7399          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7400          */
7401         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7402             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7403                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7404                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7405                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7406                         return;
7407                 }
7408
7409                 /*
7410                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7411                  * cycles to maximize throughput
7412                  */
7413                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7414                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7415                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7416                         return;
7417                 }
7418
7419                 env->imbalance = 0;
7420                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7421         }
7422
7423         /*
7424          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7425          */
7426         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7427             local->group_type   == group_overloaded) {
7428                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7429                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7430                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7431                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7432                 else
7433                         load_above_capacity = ~0UL;
7434         }
7435
7436         /*
7437          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7438          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7439          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7440          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7441          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7442          * for the minimum possible imbalance.
7443          */
7444         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7445
7446         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7447         env->imbalance = min(
7448                 max_pull * busiest->group_capacity,
7449                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7450         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7451
7452         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7453         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7454                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7455                                      busiest->group_misfit_task);
7456
7457         /*
7458          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7459          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7460          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7461          * moved
7462          */
7463         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7464                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7465 }
7466
7467 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7468
7469 /**
7470  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7471  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7472  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7473  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7474  * such a group exists.
7475  *
7476  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7477  * to restore balance.
7478  *
7479  * @env: The load balancing environment.
7480  *
7481  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7482  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7483  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7484  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7485  */
7486 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7487 {
7488         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7489         struct sd_lb_stats sds;
7490
7491         init_sd_lb_stats(&sds);
7492
7493         /*
7494          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7495          * this level.
7496          */
7497         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7498
7499         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7500                 goto out_balanced;
7501
7502         local = &sds.local_stat;
7503         busiest = &sds.busiest_stat;
7504
7505         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7506         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7507             check_asym_packing(env, &sds))
7508                 return sds.busiest;
7509
7510         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7511         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7512                 goto out_balanced;
7513
7514         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7515                                                 / sds.total_capacity;
7516
7517         /*
7518          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7519          * work because they assume all things are equal, which typically
7520          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7521          */
7522         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7523                 goto force_balance;
7524
7525         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7526         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7527             busiest->group_no_capacity)
7528                 goto force_balance;
7529
7530         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7531         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7532                 goto force_balance;
7533         }
7534
7535         /*
7536          * If the local group is busier than the selected busiest group
7537          * don't try and pull any tasks.
7538          */
7539         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7540                 goto out_balanced;
7541
7542         /*
7543          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7544          * average load.
7545          */
7546         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7547                 goto out_balanced;
7548
7549         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7550                 /*
7551                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7552                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7553                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7554                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7555                  * might end up to just move the imbalance on another group
7556                  */
7557                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7558                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7559                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7560                         goto out_balanced;
7561         } else {
7562                 /*
7563                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7564                  * imbalance_pct to be conservative.
7565                  */
7566                 if (100 * busiest->avg_load <=
7567                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7568                         goto out_balanced;
7569         }
7570
7571 force_balance:
7572         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7573         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7574         calculate_imbalance(env, &sds);
7575         return sds.busiest;
7576
7577 out_balanced:
7578         env->imbalance = 0;
7579         return NULL;
7580 }
7581
7582 /*
7583  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7584  */
7585 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7586                                      struct sched_group *group)
7587 {
7588         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7589         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7590         int i;
7591
7592         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7593                 unsigned long capacity, wl;
7594                 enum fbq_type rt;
7595
7596                 rq = cpu_rq(i);
7597                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7598
7599                 /*
7600                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7601                  *  - regular: there are !numa tasks
7602                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7603                  *  - all:     there is no distinction
7604                  *
7605                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7606                  * ignore those when there's better options.
7607                  *
7608                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7609                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7610                  * queue by moving tasks around inside the node.
7611                  *
7612                  * If we cannot move enough load due to this classification
7613                  * the next pass will adjust the group classification and
7614                  * allow migration of more tasks.
7615                  *
7616                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7617                  */
7618                 if (rt > env->fbq_type)
7619                         continue;
7620
7621                 capacity = capacity_of(i);
7622
7623                 wl = weighted_cpuload(i);
7624
7625                 /*
7626                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7627                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7628                  */
7629
7630                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7631                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7632                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7633                         continue;
7634
7635                 /*
7636                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7637                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7638                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7639                  * potentially running at a lower capacity.
7640                  *
7641                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7642                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7643                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7644                  * our previous maximum.
7645                  */
7646                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7647                         busiest_load = wl;
7648                         busiest_capacity = capacity;
7649                         busiest = rq;
7650                 }
7651         }
7652
7653         return busiest;
7654 }
7655
7656 /*
7657  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7658  * so long as it is large enough.
7659  */
7660 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7661
7662 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7663 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7664
7665 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7666 {
7667         struct sched_domain *sd = env->sd;
7668
7669         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7670
7671                 /*
7672                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7673                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7674                  * lowest numbered CPUs.
7675                  */
7676                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7677                         return 1;
7678         }
7679
7680         /*
7681          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7682          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7683          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7684          * available on dst_cpu.
7685          */
7686         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7687             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7688                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7689                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7690                         return 1;
7691         }
7692
7693         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7694                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7695                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7696                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7697                         return 1;
7698         }
7699
7700         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7701 }
7702
7703 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7704
7705 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7706 {
7707         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7708         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7709         int cpu, balance_cpu = -1;
7710
7711         /*
7712          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7713          * to do the newly idle load balance.
7714          */
7715         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7716                 return 1;
7717
7718         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7719         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7720         /* Try to find first idle cpu */
7721         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7722                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7723                         continue;
7724
7725                 balance_cpu = cpu;
7726                 break;
7727         }
7728
7729         if (balance_cpu == -1)
7730                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7731
7732         /*
7733          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7734          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7735          */
7736         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7737 }
7738
7739 /*
7740  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7741  * tasks if there is an imbalance.
7742  */
7743 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7744                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7745                         int *continue_balancing)
7746 {
7747         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7748         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7749         struct sched_group *group;
7750         struct rq *busiest;
7751         unsigned long flags;
7752         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7753
7754         struct lb_env env = {
7755                 .sd             = sd,
7756                 .dst_cpu        = this_cpu,
7757                 .dst_rq         = this_rq,
7758                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7759                 .idle           = idle,
7760                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7761                 .cpus           = cpus,
7762                 .fbq_type       = all,
7763                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7764         };
7765
7766         /*
7767          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7768          * other cpus in our group
7769          */
7770         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7771                 env.dst_grpmask = NULL;
7772
7773         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7774
7775         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7776
7777 redo:
7778         if (!should_we_balance(&env)) {
7779                 *continue_balancing = 0;
7780                 goto out_balanced;
7781         }
7782
7783         group = find_busiest_group(&env);
7784         if (!group) {
7785                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7786                 goto out_balanced;
7787         }
7788
7789         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7790         if (!busiest) {
7791                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7792                 goto out_balanced;
7793         }
7794
7795         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7796
7797         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7798
7799         env.src_cpu = busiest->cpu;
7800         env.src_rq = busiest;
7801
7802         ld_moved = 0;
7803         if (busiest->nr_running > 1) {
7804                 /*
7805                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7806                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7807                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7808                  * correctly treated as an imbalance.
7809                  */
7810                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7811                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7812
7813 more_balance:
7814                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7815
7816                 /*
7817                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7818                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7819                  */
7820                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7821                 /*
7822                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7823                  */
7824                 if (cur_ld_moved)
7825                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7826
7827                 /*
7828                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7829                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7830                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7831                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7832                  * See task_rq_lock() family for the details.
7833                  */
7834
7835                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7836
7837                 if (cur_ld_moved) {
7838                         attach_tasks(&env);
7839                         ld_moved += cur_ld_moved;
7840                 }
7841
7842                 local_irq_restore(flags);
7843
7844                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7845                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7846                         goto more_balance;
7847                 }
7848
7849                 /*
7850                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7851                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7852                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7853                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7854                  * sched_group.
7855                  *
7856                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7857                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7858                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7859                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7860                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7861                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7862                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7863                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7864                  * This however should not happen so much in practice and
7865                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7866                  * excess load moved.
7867                  */
7868                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7869
7870                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7871                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7872
7873                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7874                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7875                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7876                         env.loop         = 0;
7877                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7878
7879                         /*
7880                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7881                          * need to continue with same src_cpu.
7882                          */
7883                         goto more_balance;
7884                 }
7885
7886                 /*
7887                  * We failed to reach balance because of affinity.
7888                  */
7889                 if (sd_parent) {
7890                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7891
7892                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7893                                 *group_imbalance = 1;
7894                 }
7895
7896                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7897                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7898                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7899                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7900                                 env.loop = 0;
7901                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7902                                 goto redo;
7903                         }
7904                         goto out_all_pinned;
7905                 }
7906         }
7907
7908         if (!ld_moved) {
7909                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7910                 /*
7911                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7912                  * We do not want newidle balance, which can be very
7913                  * frequent, pollute the failure counter causing
7914                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7915                  */
7916                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7917                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7918                                 sd->nr_balance_failed++;
7919
7920                 if (need_active_balance(&env)) {
7921                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7922
7923                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7924                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7925                          * moved to this_cpu
7926                          */
7927                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7928                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7929                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7930                                                             flags);
7931                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7932                                 goto out_one_pinned;
7933                         }
7934
7935                         /*
7936                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7937                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7938                          * only after active load balance is finished.
7939                          */
7940                         if (!busiest->active_balance) {
7941                                 busiest->active_balance = 1;
7942                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7943                                 active_balance = 1;
7944                         }
7945                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7946
7947                         if (active_balance) {
7948                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7949                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7950                                         &busiest->active_balance_work);
7951                         }
7952
7953                         /*
7954                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7955                          * counter.
7956                          */
7957                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7958                 }
7959         } else
7960                 sd->nr_balance_failed = 0;
7961
7962         if (likely(!active_balance)) {
7963                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7964                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7965         } else {
7966                 /*
7967                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7968                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7969                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7970                  * detach_tasks).
7971                  */
7972                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7973                         sd->balance_interval *= 2;
7974         }
7975
7976         goto out;
7977
7978 out_balanced:
7979         /*
7980          * We reach balance although we may have faced some affinity
7981          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7982          */
7983         if (sd_parent) {
7984                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7985
7986                 if (*group_imbalance)
7987                         *group_imbalance = 0;
7988         }
7989
7990 out_all_pinned:
7991         /*
7992          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7993          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7994          * can try to migrate them.
7995          */
7996         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7997
7998         sd->nr_balance_failed = 0;
7999
8000 out_one_pinned:
8001         /* tune up the balancing interval */
8002         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8003                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8004                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8005                 sd->balance_interval *= 2;
8006
8007         ld_moved = 0;
8008 out:
8009         return ld_moved;
8010 }
8011
8012 static inline unsigned long
8013 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8014 {
8015         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8016
8017         if (cpu_busy)
8018                 interval *= sd->busy_factor;
8019
8020         /* scale ms to jiffies */
8021         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8022         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8023
8024         return interval;
8025 }
8026
8027 static inline void
8028 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8029 {
8030         unsigned long interval, next;
8031
8032         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8033         next = sd->last_balance + interval;
8034
8035         if (time_after(*next_balance, next))
8036                 *next_balance = next;
8037 }
8038
8039 /*
8040  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8041  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8042  */
8043 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8044 {
8045         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8046         int this_cpu = this_rq->cpu;
8047         struct sched_domain *sd;
8048         int pulled_task = 0;
8049         u64 curr_cost = 0;
8050
8051         idle_enter_fair(this_rq);
8052
8053         /*
8054          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8055          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8056          */
8057         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8058
8059         if (!energy_aware() &&
8060             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8061              !this_rq->rd->overload)) {
8062                 rcu_read_lock();
8063                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8064                 if (sd)
8065                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8066                 rcu_read_unlock();
8067
8068                 goto out;
8069         }
8070
8071         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8072
8073         update_blocked_averages(this_cpu);
8074         rcu_read_lock();
8075         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8076                 int continue_balancing = 1;
8077                 u64 t0, domain_cost;
8078
8079                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8080                         continue;
8081
8082                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8083                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8084                         break;
8085                 }
8086
8087                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8088                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8089
8090                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8091                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8092                                                    &continue_balancing);
8093
8094                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8095                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8096                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8097
8098                         curr_cost += domain_cost;
8099                 }
8100
8101                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8102
8103                 /*
8104                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8105                  * now runnable tasks on this rq.
8106                  */
8107                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8108                         break;
8109         }
8110         rcu_read_unlock();
8111
8112         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8113
8114         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8115                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8116
8117         /*
8118          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8119          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8120          * pretend we pulled a task.
8121          */
8122         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8123                 pulled_task = 1;
8124
8125 out:
8126         /* Move the next balance forward */
8127         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8128                 this_rq->next_balance = next_balance;
8129
8130         /* Is there a task of a high priority class? */
8131         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8132                 pulled_task = -1;
8133
8134         if (pulled_task) {
8135                 idle_exit_fair(this_rq);
8136                 this_rq->idle_stamp = 0;
8137         }
8138
8139         return pulled_task;
8140 }
8141
8142 /*
8143  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8144  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8145  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8146  * avoids physical / logical imbalances.
8147  */
8148 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8149 {
8150         struct rq *busiest_rq = data;
8151         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8152         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8153         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8154         struct sched_domain *sd;
8155         struct task_struct *p = NULL;
8156
8157         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8158
8159         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8160         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8161                      !busiest_rq->active_balance))
8162                 goto out_unlock;
8163
8164         /* Is there any task to move? */
8165         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8166                 goto out_unlock;
8167
8168         /*
8169          * This condition is "impossible", if it occurs
8170          * we need to fix it. Originally reported by
8171          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8172          */
8173         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8174
8175         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8176         rcu_read_lock();
8177         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8178                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8179                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8180                                 break;
8181         }
8182
8183         if (likely(sd)) {
8184                 struct lb_env env = {
8185                         .sd             = sd,
8186                         .dst_cpu        = target_cpu,
8187                         .dst_rq         = target_rq,
8188                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8189                         .src_rq         = busiest_rq,
8190                         .idle           = CPU_IDLE,
8191                 };
8192
8193                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8194
8195                 p = detach_one_task(&env);
8196                 if (p) {
8197                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8198                         /*
8199                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8200                          */
8201                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8202                 }
8203                 else
8204                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8205         }
8206         rcu_read_unlock();
8207 out_unlock:
8208         busiest_rq->active_balance = 0;
8209         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8210
8211         if (p)
8212                 attach_one_task(target_rq, p);
8213
8214         local_irq_enable();
8215
8216         return 0;
8217 }
8218
8219 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8220 {
8221         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8222 }
8223
8224 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8225 /*
8226  * idle load balancing details
8227  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8228  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8229  *   load balancing for all the idle CPUs.
8230  */
8231 static struct {
8232         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8233         atomic_t nr_cpus;
8234         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8235 } nohz ____cacheline_aligned;
8236
8237 static inline int find_new_ilb(void)
8238 {
8239         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8240
8241         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8242                 return ilb;
8243
8244         return nr_cpu_ids;
8245 }
8246
8247 /*
8248  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8249  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8250  * CPU (if there is one).
8251  */
8252 static void nohz_balancer_kick(void)
8253 {
8254         int ilb_cpu;
8255
8256         nohz.next_balance++;
8257
8258         ilb_cpu = find_new_ilb();
8259
8260         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8261                 return;
8262
8263         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8264                 return;
8265         /*
8266          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8267          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8268          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8269          * will be run before returning from the IPI.
8270          */
8271         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8272         return;
8273 }
8274
8275 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8276 {
8277         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8278                 /*
8279                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8280                  */
8281                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8282                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8283                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8284                 }
8285                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8286         }
8287 }
8288
8289 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8290 {
8291         struct sched_domain *sd;
8292         int cpu = smp_processor_id();
8293
8294         rcu_read_lock();
8295         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8296
8297         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8298                 goto unlock;
8299         sd->nohz_idle = 0;
8300
8301         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8302 unlock:
8303         rcu_read_unlock();
8304 }
8305
8306 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8307 {
8308         struct sched_domain *sd;
8309         int cpu = smp_processor_id();
8310
8311         rcu_read_lock();
8312         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8313
8314         if (!sd || sd->nohz_idle)
8315                 goto unlock;
8316         sd->nohz_idle = 1;
8317
8318         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8319 unlock:
8320         rcu_read_unlock();
8321 }
8322
8323 /*
8324  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8325  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8326  */
8327 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8328 {
8329         /*
8330          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8331          */
8332         if (!cpu_active(cpu))
8333                 return;
8334
8335         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8336                 return;
8337
8338         /*
8339          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8340          */
8341         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8342                 return;
8343
8344         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8345         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8346         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8347 }
8348
8349 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8350                                         unsigned long action, void *hcpu)
8351 {
8352         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8353         case CPU_DYING:
8354                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8355                 return NOTIFY_OK;
8356         default:
8357                 return NOTIFY_DONE;
8358         }
8359 }
8360 #endif
8361
8362 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8363
8364 /*
8365  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8366  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8367  */
8368 void update_max_interval(void)
8369 {
8370         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8371 }
8372
8373 /*
8374  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8375  * and initiates a balancing operation if so.
8376  *
8377  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8378  */
8379 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8380 {
8381         int continue_balancing = 1;
8382         int cpu = rq->cpu;
8383         unsigned long interval;
8384         struct sched_domain *sd;
8385         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8386         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8387         int update_next_balance = 0;
8388         int need_serialize, need_decay = 0;
8389         u64 max_cost = 0;
8390
8391         update_blocked_averages(cpu);
8392
8393         rcu_read_lock();
8394         for_each_domain(cpu, sd) {
8395                 /*
8396                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8397                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8398                  */
8399                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8400                         sd->max_newidle_lb_cost =
8401                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8402                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8403                         need_decay = 1;
8404                 }
8405                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8406
8407                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8408                         continue;
8409
8410                 /*
8411                  * Stop the load balance at this level. There is another
8412                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8413                  * actively.
8414                  */
8415                 if (!continue_balancing) {
8416                         if (need_decay)
8417                                 continue;
8418                         break;
8419                 }
8420
8421                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8422
8423                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8424                 if (need_serialize) {
8425                         if (!spin_trylock(&balancing))
8426                                 goto out;
8427                 }
8428
8429                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8430                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8431                                 /*
8432                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8433                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8434                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8435                                  */
8436                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8437                         }
8438                         sd->last_balance = jiffies;
8439                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8440                 }
8441                 if (need_serialize)
8442                         spin_unlock(&balancing);
8443 out:
8444                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8445                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8446                         update_next_balance = 1;
8447                 }
8448         }
8449         if (need_decay) {
8450                 /*
8451                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8452                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8453                  */
8454                 rq->max_idle_balance_cost =
8455                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8456         }
8457         rcu_read_unlock();
8458
8459         /*
8460          * next_balance will be updated only when there is a need.
8461          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8462          * updated.
8463          */
8464         if (likely(update_next_balance)) {
8465                 rq->next_balance = next_balance;
8466
8467 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8468                 /*
8469                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8470                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8471                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8472                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8473                  * balance for itself and we need to update the
8474                  * nohz.next_balance accordingly.
8475                  */
8476                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8477                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8478 #endif
8479         }
8480 }
8481
8482 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8483 /*
8484  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8485  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8486  */
8487 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8488 {
8489         int this_cpu = this_rq->cpu;
8490         struct rq *rq;
8491         int balance_cpu;
8492         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8493         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8494         int update_next_balance = 0;
8495
8496         if (idle != CPU_IDLE ||
8497             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8498                 goto end;
8499
8500         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8501                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8502                         continue;
8503
8504                 /*
8505                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8506                  * work being done for other cpus. Next load
8507                  * balancing owner will pick it up.
8508                  */
8509                 if (need_resched())
8510                         break;
8511
8512                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8513
8514                 /*
8515                  * If time for next balance is due,
8516                  * do the balance.
8517                  */
8518                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8519                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8520                         update_rq_clock(rq);
8521                         update_idle_cpu_load(rq);
8522                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8523                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8524                 }
8525
8526                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8527                         next_balance = rq->next_balance;
8528                         update_next_balance = 1;
8529                 }
8530         }
8531
8532         /*
8533          * next_balance will be updated only when there is a need.
8534          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8535          * updated.
8536          */
8537         if (likely(update_next_balance))
8538                 nohz.next_balance = next_balance;
8539 end:
8540         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8541 }
8542
8543 /*
8544  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8545  * of an idle cpu in the system.
8546  *   - This rq has more than one task.
8547  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8548  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8549  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8550  *     multiple busy cpu.
8551  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8552  *     domain span are idle.
8553  */
8554 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8555 {
8556         unsigned long now = jiffies;
8557         struct sched_domain *sd;
8558         struct sched_group_capacity *sgc;
8559         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8560         bool kick = false;
8561
8562         if (unlikely(rq->idle_balance))
8563                 return false;
8564
8565        /*
8566         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8567         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8568         */
8569         set_cpu_sd_state_busy();
8570         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8571
8572         /*
8573          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8574          * balancing.
8575          */
8576         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8577                 return false;
8578
8579         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8580                 return false;
8581
8582         if (rq->nr_running >= 2 &&
8583             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8584                 return true;
8585
8586         rcu_read_lock();
8587         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8588         if (sd && !energy_aware()) {
8589                 sgc = sd->groups->sgc;
8590                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8591
8592                 if (nr_busy > 1) {
8593                         kick = true;
8594                         goto unlock;
8595                 }
8596
8597         }
8598
8599         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8600         if (sd) {
8601                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8602                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8603                         kick = true;
8604                         goto unlock;
8605                 }
8606         }
8607
8608         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8609         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8610                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8611                 kick = true;
8612                 goto unlock;
8613         }
8614
8615 unlock:
8616         rcu_read_unlock();
8617         return kick;
8618 }
8619 #else
8620 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8621 #endif
8622
8623 /*
8624  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8625  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8626  */
8627 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8628 {
8629         struct rq *this_rq = this_rq();
8630         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8631                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8632
8633         /*
8634          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8635          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8636          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8637          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8638          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8639          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8640          */
8641         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8642         rebalance_domains(this_rq, idle);
8643 }
8644
8645 /*
8646  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8647  */
8648 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8649 {
8650         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8651         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8652                 return;
8653
8654         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8655                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8656 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8657         if (nohz_kick_needed(rq))
8658                 nohz_balancer_kick();
8659 #endif
8660 }
8661
8662 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8663 {
8664         update_sysctl();
8665
8666         update_runtime_enabled(rq);
8667 }
8668
8669 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8670 {
8671         update_sysctl();
8672
8673         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8674         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8675 }
8676
8677 #endif /* CONFIG_SMP */
8678
8679 /*
8680  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8681  */
8682 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8683 {
8684         struct cfs_rq *cfs_rq;
8685         struct sched_entity *se = &curr->se;
8686
8687         for_each_sched_entity(se) {
8688                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8689                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8690         }
8691
8692         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8693                 task_tick_numa(rq, curr);
8694
8695         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8696                 rq->rd->overutilized = true;
8697
8698         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8699 }
8700
8701 /*
8702  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8703  *  - child not yet on the tasklist
8704  *  - preemption disabled
8705  */
8706 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8707 {
8708         struct cfs_rq *cfs_rq;
8709         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8710         int this_cpu = smp_processor_id();
8711         struct rq *rq = this_rq();
8712         unsigned long flags;
8713
8714         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8715
8716         update_rq_clock(rq);
8717
8718         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8719         curr = cfs_rq->curr;
8720
8721         /*
8722          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8723          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8724          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8725          * of child point to valid ones.
8726          */
8727         rcu_read_lock();
8728         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8729         rcu_read_unlock();
8730
8731         update_curr(cfs_rq);
8732
8733         if (curr)
8734                 se->vruntime = curr->vruntime;
8735         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8736
8737         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8738                 /*
8739                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8740                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8741                  */
8742                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8743                 resched_curr(rq);
8744         }
8745
8746         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8747
8748         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8749 }
8750
8751 /*
8752  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8753  * the current task.
8754  */
8755 static void
8756 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8757 {
8758         if (!task_on_rq_queued(p))
8759                 return;
8760
8761         /*
8762          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8763          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8764          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8765          */
8766         if (rq->curr == p) {
8767                 if (p->prio > oldprio)
8768                         resched_curr(rq);
8769         } else
8770                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8771 }
8772
8773 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8774 {
8775         struct sched_entity *se = &p->se;
8776
8777         /*
8778          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8779          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8780          * vruntime.
8781          */
8782         if (p->on_rq)
8783                 return true;
8784
8785         /*
8786          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8787          * But there are some cases where it has already been normalized:
8788          *
8789          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8790          *   wake_up_new_task().
8791          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8792          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8793          */
8794         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8795                 return true;
8796
8797         return false;
8798 }
8799
8800 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8801 {
8802         struct sched_entity *se = &p->se;
8803         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8804
8805         if (!vruntime_normalized(p)) {
8806                 /*
8807                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8808                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8809                  */
8810                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8811                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8812         }
8813
8814         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8815         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8816 }
8817
8818 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8819 {
8820         struct sched_entity *se = &p->se;
8821         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8822
8823 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8824         /*
8825          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8826          * class maintain depth value), reset depth properly.
8827          */
8828         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8829 #endif
8830
8831         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8832         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8833
8834         if (!vruntime_normalized(p))
8835                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8836 }
8837
8838 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8839 {
8840         detach_task_cfs_rq(p);
8841 }
8842
8843 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8844 {
8845         attach_task_cfs_rq(p);
8846
8847         if (task_on_rq_queued(p)) {
8848                 /*
8849                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8850                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8851                  * if we can still preempt the current task.
8852                  */
8853                 if (rq->curr == p)
8854                         resched_curr(rq);
8855                 else
8856                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8857         }
8858 }
8859
8860 /* Account for a task changing its policy or group.
8861  *
8862  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8863  * migrates between groups/classes.
8864  */
8865 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8866 {
8867         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8868
8869         for_each_sched_entity(se) {
8870                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8871
8872                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8873                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8874                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8875         }
8876 }
8877
8878 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8879 {
8880         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8881         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8882 #ifndef CONFIG_64BIT
8883         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8884 #endif
8885 #ifdef CONFIG_SMP
8886         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8887         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8888 #endif
8889 }
8890
8891 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8892 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8893 {
8894         detach_task_cfs_rq(p);
8895         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8896
8897 #ifdef CONFIG_SMP
8898         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8899         p->se.avg.last_update_time = 0;
8900 #endif
8901         attach_task_cfs_rq(p);
8902 }
8903
8904 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8905 {
8906         int i;
8907
8908         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8909
8910         for_each_possible_cpu(i) {
8911                 if (tg->cfs_rq)
8912                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8913                 if (tg->se) {
8914                         if (tg->se[i])
8915                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8916                         kfree(tg->se[i]);
8917                 }
8918         }
8919
8920         kfree(tg->cfs_rq);
8921         kfree(tg->se);
8922 }
8923
8924 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8925 {
8926         struct cfs_rq *cfs_rq;
8927         struct sched_entity *se;
8928         int i;
8929
8930         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8931         if (!tg->cfs_rq)
8932                 goto err;
8933         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8934         if (!tg->se)
8935                 goto err;
8936
8937         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8938
8939         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8940
8941         for_each_possible_cpu(i) {
8942                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8943                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8944                 if (!cfs_rq)
8945                         goto err;
8946
8947                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8948                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8949                 if (!se)
8950                         goto err_free_rq;
8951
8952                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8953                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8954                 init_entity_runnable_average(se);
8955         }
8956
8957         return 1;
8958
8959 err_free_rq:
8960         kfree(cfs_rq);
8961 err:
8962         return 0;
8963 }
8964
8965 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8966 {
8967         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8968         unsigned long flags;
8969
8970         /*
8971         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8972         * check on_list without danger of it being re-added.
8973         */
8974         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8975                 return;
8976
8977         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8978         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8979         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8980 }
8981
8982 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8983                         struct sched_entity *se, int cpu,
8984                         struct sched_entity *parent)
8985 {
8986         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8987
8988         cfs_rq->tg = tg;
8989         cfs_rq->rq = rq;
8990         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8991
8992         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8993         tg->se[cpu] = se;
8994
8995         /* se could be NULL for root_task_group */
8996         if (!se)
8997                 return;
8998
8999         if (!parent) {
9000                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9001                 se->depth = 0;
9002         } else {
9003                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9004                 se->depth = parent->depth + 1;
9005         }
9006
9007         se->my_q = cfs_rq;
9008         /* guarantee group entities always have weight */
9009         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9010         se->parent = parent;
9011 }
9012
9013 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9014
9015 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9016 {
9017         int i;
9018         unsigned long flags;
9019
9020         /*
9021          * We can't change the weight of the root cgroup.
9022          */
9023         if (!tg->se[0])
9024                 return -EINVAL;
9025
9026         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9027
9028         mutex_lock(&shares_mutex);
9029         if (tg->shares == shares)
9030                 goto done;
9031
9032         tg->shares = shares;
9033         for_each_possible_cpu(i) {
9034                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9035                 struct sched_entity *se;
9036
9037                 se = tg->se[i];
9038                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9039                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9040
9041                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9042                 update_rq_clock(rq);
9043                 for_each_sched_entity(se)
9044                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9045                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9046         }
9047
9048 done:
9049         mutex_unlock(&shares_mutex);
9050         return 0;
9051 }
9052 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9053
9054 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9055
9056 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9057 {
9058         return 1;
9059 }
9060
9061 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9062
9063 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9064
9065
9066 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9067 {
9068         struct sched_entity *se = &task->se;
9069         unsigned int rr_interval = 0;
9070
9071         /*
9072          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9073          * idle runqueue:
9074          */
9075         if (rq->cfs.load.weight)
9076                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9077
9078         return rr_interval;
9079 }
9080
9081 /*
9082  * All the scheduling class methods:
9083  */
9084 const struct sched_class fair_sched_class = {
9085         .next                   = &idle_sched_class,
9086         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9087         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9088         .yield_task             = yield_task_fair,
9089         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9090
9091         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9092
9093         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9094         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9095
9096 #ifdef CONFIG_SMP
9097         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9098         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9099
9100         .rq_online              = rq_online_fair,
9101         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9102
9103         .task_waking            = task_waking_fair,
9104         .task_dead              = task_dead_fair,
9105         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9106 #endif
9107
9108         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9109         .task_tick              = task_tick_fair,
9110         .task_fork              = task_fork_fair,
9111
9112         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9113         .switched_from          = switched_from_fair,
9114         .switched_to            = switched_to_fair,
9115
9116         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9117
9118         .update_curr            = update_curr_fair,
9119
9120 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9121         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9122 #endif
9123 };
9124
9125 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9126 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9127 {
9128         struct cfs_rq *cfs_rq;
9129
9130         rcu_read_lock();
9131         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9132                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9133         rcu_read_unlock();
9134 }
9135
9136 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9137 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9138 {
9139         int node;
9140         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9141
9142         for_each_online_node(node) {
9143                 if (p->numa_faults) {
9144                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9145                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9146                 }
9147                 if (p->numa_group) {
9148                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9149                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9150                 }
9151                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9152         }
9153 }
9154 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9155 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9156
9157 __init void init_sched_fair_class(void)
9158 {
9159 #ifdef CONFIG_SMP
9160         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9161
9162 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9163         nohz.next_balance = jiffies;
9164         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9165         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9166 #endif
9167 #endif /* SMP */
9168
9169 }