sched/fair: Add energy_diff dead-zone margin
[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 #include <linux/module.h>
34
35 #include <trace/events/sched.h>
36
37 #include "sched.h"
38 #include "tune.h"
39 #include "walt.h"
40
41 /*
42  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
43  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
44  *
45  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
46  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
47  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
48  * based scheduling concepts.
49  *
50  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
51  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
55
56 unsigned int sysctl_sched_is_big_little = 0;
57 unsigned int sysctl_sched_sync_hint_enable = 1;
58 unsigned int sysctl_sched_initial_task_util = 0;
59 unsigned int sysctl_sched_cstate_aware = 1;
60
61 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
62 unsigned int sysctl_sched_use_walt_cpu_util = 1;
63 unsigned int sysctl_sched_use_walt_task_util = 1;
64 __read_mostly unsigned int sysctl_sched_walt_cpu_high_irqload =
65     (10 * NSEC_PER_MSEC);
66 #endif
67 /*
68  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
69  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
70  *
71  * Options are:
72  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
73  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
74  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
75  */
76 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
77         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
78
79 /*
80  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
81  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
82  */
83 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
84 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
85
86 /*
87  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
88  */
89 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
90
91 /*
92  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
93  * parent will (try to) run first.
94  */
95 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
96
97 /*
98  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
99  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
100  *
101  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
102  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
103  * have immediate wakeup/sleep latencies.
104  */
105 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
106 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
107
108 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
109
110 /*
111  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
112  * distribution.
113  * (default: 10msec)
114  */
115 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
116
117 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
118 /*
119  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
120  * each time a cfs_rq requests quota.
121  *
122  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
123  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
124  * we will always only issue the remaining available time.
125  *
126  * default: 5 msec, units: microseconds
127   */
128 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
129 #endif
130
131 /*
132  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
133  * util * margin < capacity * 1024
134  */
135 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
136
137 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
138 {
139         lw->weight += inc;
140         lw->inv_weight = 0;
141 }
142
143 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
144 {
145         lw->weight -= dec;
146         lw->inv_weight = 0;
147 }
148
149 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
150 {
151         lw->weight = w;
152         lw->inv_weight = 0;
153 }
154
155 /*
156  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
157  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
158  * to users decreases. But the relationship is not linear,
159  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
160  * number of CPUs.
161  *
162  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
163  */
164 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
165 {
166         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
167         unsigned int factor;
168
169         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
170         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
171                 factor = 1;
172                 break;
173         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
174                 factor = cpus;
175                 break;
176         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
177         default:
178                 factor = 1 + ilog2(cpus);
179                 break;
180         }
181
182         return factor;
183 }
184
185 static void update_sysctl(void)
186 {
187         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
188
189 #define SET_SYSCTL(name) \
190         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
191         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
192         SET_SYSCTL(sched_latency);
193         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
194 #undef SET_SYSCTL
195 }
196
197 void sched_init_granularity(void)
198 {
199         update_sysctl();
200 }
201
202 #define WMULT_CONST     (~0U)
203 #define WMULT_SHIFT     32
204
205 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
206 {
207         unsigned long w;
208
209         if (likely(lw->inv_weight))
210                 return;
211
212         w = scale_load_down(lw->weight);
213
214         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
215                 lw->inv_weight = 1;
216         else if (unlikely(!w))
217                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
218         else
219                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
220 }
221
222 /*
223  * delta_exec * weight / lw.weight
224  *   OR
225  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
226  *
227  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
228  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
229  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
230  *
231  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
232  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
233  */
234 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
235 {
236         u64 fact = scale_load_down(weight);
237         int shift = WMULT_SHIFT;
238
239         __update_inv_weight(lw);
240
241         if (unlikely(fact >> 32)) {
242                 while (fact >> 32) {
243                         fact >>= 1;
244                         shift--;
245                 }
246         }
247
248         /* hint to use a 32x32->64 mul */
249         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
250
251         while (fact >> 32) {
252                 fact >>= 1;
253                 shift--;
254         }
255
256         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
257 }
258
259
260 const struct sched_class fair_sched_class;
261
262 /**************************************************************
263  * CFS operations on generic schedulable entities:
264  */
265
266 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
267
268 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
269 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
270 {
271         return cfs_rq->rq;
272 }
273
274 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
275 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
276
277 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
278 {
279 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
280         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
281 #endif
282         return container_of(se, struct task_struct, se);
283 }
284
285 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
286 #define for_each_sched_entity(se) \
287                 for (; se; se = se->parent)
288
289 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
290 {
291         return p->se.cfs_rq;
292 }
293
294 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
295 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
296 {
297         return se->cfs_rq;
298 }
299
300 /* runqueue "owned" by this group */
301 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
302 {
303         return grp->my_q;
304 }
305
306 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
307 {
308         if (!cfs_rq->on_list) {
309                 /*
310                  * Ensure we either appear before our parent (if already
311                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
312                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
313                  * reduces this to two cases.
314                  */
315                 if (cfs_rq->tg->parent &&
316                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
317                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
318                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
319                 } else {
320                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
321                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
322                 }
323
324                 cfs_rq->on_list = 1;
325         }
326 }
327
328 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
329 {
330         if (cfs_rq->on_list) {
331                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
332                 cfs_rq->on_list = 0;
333         }
334 }
335
336 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
337 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
338         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
339
340 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
341 static inline struct cfs_rq *
342 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
343 {
344         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
345                 return se->cfs_rq;
346
347         return NULL;
348 }
349
350 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
351 {
352         return se->parent;
353 }
354
355 static void
356 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
357 {
358         int se_depth, pse_depth;
359
360         /*
361          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
362          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
363          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
364          * parent.
365          */
366
367         /* First walk up until both entities are at same depth */
368         se_depth = (*se)->depth;
369         pse_depth = (*pse)->depth;
370
371         while (se_depth > pse_depth) {
372                 se_depth--;
373                 *se = parent_entity(*se);
374         }
375
376         while (pse_depth > se_depth) {
377                 pse_depth--;
378                 *pse = parent_entity(*pse);
379         }
380
381         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
382                 *se = parent_entity(*se);
383                 *pse = parent_entity(*pse);
384         }
385 }
386
387 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
388
389 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         return container_of(se, struct task_struct, se);
392 }
393
394 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
395 {
396         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
397 }
398
399 #define entity_is_task(se)      1
400
401 #define for_each_sched_entity(se) \
402                 for (; se; se = NULL)
403
404 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
405 {
406         return &task_rq(p)->cfs;
407 }
408
409 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
410 {
411         struct task_struct *p = task_of(se);
412         struct rq *rq = task_rq(p);
413
414         return &rq->cfs;
415 }
416
417 /* runqueue "owned" by this group */
418 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
419 {
420         return NULL;
421 }
422
423 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
424 {
425 }
426
427 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
428 {
429 }
430
431 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
432                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
433
434 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
435 {
436         return NULL;
437 }
438
439 static inline void
440 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
441 {
442 }
443
444 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
445
446 static __always_inline
447 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
448
449 /**************************************************************
450  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
451  */
452
453 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
454 {
455         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
456         if (delta > 0)
457                 max_vruntime = vruntime;
458
459         return max_vruntime;
460 }
461
462 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
463 {
464         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
465         if (delta < 0)
466                 min_vruntime = vruntime;
467
468         return min_vruntime;
469 }
470
471 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
472                                 struct sched_entity *b)
473 {
474         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
475 }
476
477 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
478 {
479         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
480
481         if (cfs_rq->curr)
482                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
483
484         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
485                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
486                                                    struct sched_entity,
487                                                    run_node);
488
489                 if (!cfs_rq->curr)
490                         vruntime = se->vruntime;
491                 else
492                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
493         }
494
495         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
496         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
497 #ifndef CONFIG_64BIT
498         smp_wmb();
499         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
500 #endif
501 }
502
503 /*
504  * Enqueue an entity into the rb-tree:
505  */
506 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
507 {
508         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
509         struct rb_node *parent = NULL;
510         struct sched_entity *entry;
511         int leftmost = 1;
512
513         /*
514          * Find the right place in the rbtree:
515          */
516         while (*link) {
517                 parent = *link;
518                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
519                 /*
520                  * We dont care about collisions. Nodes with
521                  * the same key stay together.
522                  */
523                 if (entity_before(se, entry)) {
524                         link = &parent->rb_left;
525                 } else {
526                         link = &parent->rb_right;
527                         leftmost = 0;
528                 }
529         }
530
531         /*
532          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
533          * used):
534          */
535         if (leftmost)
536                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
537
538         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
539         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
540 }
541
542 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
543 {
544         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
545                 struct rb_node *next_node;
546
547                 next_node = rb_next(&se->run_node);
548                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
549         }
550
551         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
552 }
553
554 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
555 {
556         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
557
558         if (!left)
559                 return NULL;
560
561         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
562 }
563
564 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
565 {
566         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
567
568         if (!next)
569                 return NULL;
570
571         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
572 }
573
574 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
575 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
576 {
577         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
578
579         if (!last)
580                 return NULL;
581
582         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
583 }
584
585 /**************************************************************
586  * Scheduling class statistics methods:
587  */
588
589 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
590                 void __user *buffer, size_t *lenp,
591                 loff_t *ppos)
592 {
593         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
594         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
595
596         if (ret || !write)
597                 return ret;
598
599         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
600                                         sysctl_sched_min_granularity);
601
602 #define WRT_SYSCTL(name) \
603         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
604         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
605         WRT_SYSCTL(sched_latency);
606         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
607 #undef WRT_SYSCTL
608
609         return 0;
610 }
611 #endif
612
613 /*
614  * delta /= w
615  */
616 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
617 {
618         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
619                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
620
621         return delta;
622 }
623
624 /*
625  * The idea is to set a period in which each task runs once.
626  *
627  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
628  * this period because otherwise the slices get too small.
629  *
630  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
631  */
632 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
633 {
634         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
635                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
636         else
637                 return sysctl_sched_latency;
638 }
639
640 /*
641  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
642  * proportional to the weight.
643  *
644  * s = p*P[w/rw]
645  */
646 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
647 {
648         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
649
650         for_each_sched_entity(se) {
651                 struct load_weight *load;
652                 struct load_weight lw;
653
654                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
655                 load = &cfs_rq->load;
656
657                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
658                         lw = cfs_rq->load;
659
660                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
661                         load = &lw;
662                 }
663                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
664         }
665         return slice;
666 }
667
668 /*
669  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
670  *
671  * vs = s/w
672  */
673 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
674 {
675         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
676 }
677
678 #ifdef CONFIG_SMP
679 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
680 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
681
682 /*
683  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
684  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
685  * dependent on this value.
686  */
687 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
688 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
689 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
690
691 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694         struct sched_avg *sa = &se->avg;
695
696         sa->last_update_time = 0;
697         /*
698          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
699          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
700          * will definitely be update (after enqueue).
701          */
702         sa->period_contrib = 1023;
703         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
704         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
705         sa->util_avg =  sched_freq() ?
706                 sysctl_sched_initial_task_util :
707                 scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
708         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
709         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
710 }
711
712 #else
713 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
714 {
715 }
716 #endif
717
718 /*
719  * Update the current task's runtime statistics.
720  */
721 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
722 {
723         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
724         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
725         u64 delta_exec;
726
727         if (unlikely(!curr))
728                 return;
729
730         delta_exec = now - curr->exec_start;
731         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
732                 return;
733
734         curr->exec_start = now;
735
736         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
737                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
738
739         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
740         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
741
742         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
743         update_min_vruntime(cfs_rq);
744
745         if (entity_is_task(curr)) {
746                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
747
748                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
749                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
750                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
751         }
752
753         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
754 }
755
756 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
757 {
758         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
759 }
760
761 static inline void
762 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
763 {
764         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
765 }
766
767 /*
768  * Task is being enqueued - update stats:
769  */
770 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
771 {
772         /*
773          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
774          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
775          */
776         if (se != cfs_rq->curr)
777                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
778 }
779
780 static void
781 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
782 {
783         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
784                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
785         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
786         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
787                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
788 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
789         if (entity_is_task(se)) {
790                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
791                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
792         }
793 #endif
794         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
795 }
796
797 static inline void
798 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
799 {
800         /*
801          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
802          * waiting task:
803          */
804         if (se != cfs_rq->curr)
805                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
806 }
807
808 /*
809  * We are picking a new current task - update its stats:
810  */
811 static inline void
812 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
813 {
814         /*
815          * We are starting a new run period:
816          */
817         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
818 }
819
820 /**************************************************
821  * Scheduling class queueing methods:
822  */
823
824 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
825 /*
826  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
827  * calculated based on the tasks virtual memory size and
828  * numa_balancing_scan_size.
829  */
830 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
831 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
832
833 /* Portion of address space to scan in MB */
834 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
835
836 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
837 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
838
839 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
840 {
841         unsigned long rss = 0;
842         unsigned long nr_scan_pages;
843
844         /*
845          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
846          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
847          * on resident pages
848          */
849         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
850         rss = get_mm_rss(p->mm);
851         if (!rss)
852                 rss = nr_scan_pages;
853
854         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
855         return rss / nr_scan_pages;
856 }
857
858 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
859 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
860
861 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
862 {
863         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
864         unsigned int scan, floor;
865         unsigned int windows = 1;
866
867         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
868                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
869         floor = 1000 / windows;
870
871         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
872         return max_t(unsigned int, floor, scan);
873 }
874
875 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
876 {
877         unsigned int smin = task_scan_min(p);
878         unsigned int smax;
879
880         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
881         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
882         return max(smin, smax);
883 }
884
885 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
886 {
887         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
888         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
889 }
890
891 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
892 {
893         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
894         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
895 }
896
897 struct numa_group {
898         atomic_t refcount;
899
900         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
901         int nr_tasks;
902         pid_t gid;
903
904         struct rcu_head rcu;
905         nodemask_t active_nodes;
906         unsigned long total_faults;
907         /*
908          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
909          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
910          * more by CPU use than by memory faults.
911          */
912         unsigned long *faults_cpu;
913         unsigned long faults[0];
914 };
915
916 /* Shared or private faults. */
917 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
918
919 /* Memory and CPU locality */
920 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
921
922 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
923 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
924
925 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
926 {
927         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
928 }
929
930 /*
931  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
932  * occupy the first half of the array. The second half of the
933  * array is for current counters, which are averaged into the
934  * first set by task_numa_placement.
935  */
936 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
937 {
938         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
939 }
940
941 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
942 {
943         if (!p->numa_faults)
944                 return 0;
945
946         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
947                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
948 }
949
950 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
951 {
952         if (!p->numa_group)
953                 return 0;
954
955         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
956                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
957 }
958
959 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
960 {
961         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
962                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
963 }
964
965 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
966 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
967                                         int maxdist, bool task)
968 {
969         unsigned long score = 0;
970         int node;
971
972         /*
973          * All nodes are directly connected, and the same distance
974          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
975          */
976         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
977                 return 0;
978
979         /*
980          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
981          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
982          */
983         for_each_online_node(node) {
984                 unsigned long faults;
985                 int dist = node_distance(nid, node);
986
987                 /*
988                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
989                  * for placement; nid was already counted.
990                  */
991                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
992                         continue;
993
994                 /*
995                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
996                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
997                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
998                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
999                  * of each group. Skip other nodes.
1000                  */
1001                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1002                                         dist > maxdist)
1003                         continue;
1004
1005                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1006                 if (task)
1007                         faults = task_faults(p, node);
1008                 else
1009                         faults = group_faults(p, node);
1010
1011                 /*
1012                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1013                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1014                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1015                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1016                  * The further away a node is, the less the faults count.
1017                  * This seems to result in good task placement.
1018                  */
1019                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1020                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1021                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1022                 }
1023
1024                 score += faults;
1025         }
1026
1027         return score;
1028 }
1029
1030 /*
1031  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1032  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1033  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1034  * evenly spread out between numa nodes.
1035  */
1036 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1037                                         int dist)
1038 {
1039         unsigned long faults, total_faults;
1040
1041         if (!p->numa_faults)
1042                 return 0;
1043
1044         total_faults = p->total_numa_faults;
1045
1046         if (!total_faults)
1047                 return 0;
1048
1049         faults = task_faults(p, nid);
1050         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1051
1052         return 1000 * faults / total_faults;
1053 }
1054
1055 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1056                                          int dist)
1057 {
1058         unsigned long faults, total_faults;
1059
1060         if (!p->numa_group)
1061                 return 0;
1062
1063         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1064
1065         if (!total_faults)
1066                 return 0;
1067
1068         faults = group_faults(p, nid);
1069         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1070
1071         return 1000 * faults / total_faults;
1072 }
1073
1074 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1075                                 int src_nid, int dst_cpu)
1076 {
1077         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1078         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1079         int last_cpupid, this_cpupid;
1080
1081         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1082
1083         /*
1084          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1085          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1086          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1087          *
1088          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1089          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1090          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1091          *
1092          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1093          * same result twice in a row, given these samples are fully
1094          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1095          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1096          *
1097          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1098          * act on an unlikely task<->page relation.
1099          */
1100         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1101         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1102                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1103                 return false;
1104
1105         /* Always allow migrate on private faults */
1106         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1107                 return true;
1108
1109         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1110         if (!ng)
1111                 return true;
1112
1113         /*
1114          * Do not migrate if the destination is not a node that
1115          * is actively used by this numa group.
1116          */
1117         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1118                 return false;
1119
1120         /*
1121          * Source is a node that is not actively used by this
1122          * numa group, while the destination is. Migrate.
1123          */
1124         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1125                 return true;
1126
1127         /*
1128          * Both source and destination are nodes in active
1129          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1130          * by migrating from more heavily used groups, to less
1131          * heavily used ones, spreading the load around.
1132          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1133          */
1134         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1135 }
1136
1137 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1138 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1139 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1140 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1141 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1142
1143 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1144 struct numa_stats {
1145         unsigned long nr_running;
1146         unsigned long load;
1147
1148         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1149         unsigned long compute_capacity;
1150
1151         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1152         unsigned long task_capacity;
1153         int has_free_capacity;
1154 };
1155
1156 /*
1157  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1158  */
1159 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1160 {
1161         int smt, cpu, cpus = 0;
1162         unsigned long capacity;
1163
1164         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1165         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1166                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1167
1168                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1169                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1170                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1171
1172                 cpus++;
1173         }
1174
1175         /*
1176          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1177          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1178          * not find this node attractive.
1179          *
1180          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1181          * imbalance and bail there.
1182          */
1183         if (!cpus)
1184                 return;
1185
1186         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1187         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1188         capacity = cpus / smt; /* cores */
1189
1190         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1191                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1192         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1193 }
1194
1195 struct task_numa_env {
1196         struct task_struct *p;
1197
1198         int src_cpu, src_nid;
1199         int dst_cpu, dst_nid;
1200
1201         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1202
1203         int imbalance_pct;
1204         int dist;
1205
1206         struct task_struct *best_task;
1207         long best_imp;
1208         int best_cpu;
1209 };
1210
1211 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1212                              struct task_struct *p, long imp)
1213 {
1214         if (env->best_task)
1215                 put_task_struct(env->best_task);
1216
1217         env->best_task = p;
1218         env->best_imp = imp;
1219         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1220 }
1221
1222 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1223                                 struct task_numa_env *env)
1224 {
1225         long imb, old_imb;
1226         long orig_src_load, orig_dst_load;
1227         long src_capacity, dst_capacity;
1228
1229         /*
1230          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1231          *
1232          * src_load        dst_load
1233          * ------------ vs ---------
1234          * src_capacity    dst_capacity
1235          */
1236         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1237         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1238
1239         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1240         if (dst_load < src_load)
1241                 swap(dst_load, src_load);
1242
1243         /* Is the difference below the threshold? */
1244         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1245               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1246         if (imb <= 0)
1247                 return false;
1248
1249         /*
1250          * The imbalance is above the allowed threshold.
1251          * Compare it with the old imbalance.
1252          */
1253         orig_src_load = env->src_stats.load;
1254         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1255
1256         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1257                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1258
1259         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1260                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1261
1262         /* Would this change make things worse? */
1263         return (imb > old_imb);
1264 }
1265
1266 /*
1267  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1268  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1269  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1270  * be exchanged with the source task
1271  */
1272 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1273                               long taskimp, long groupimp)
1274 {
1275         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1276         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1277         struct task_struct *cur;
1278         long src_load, dst_load;
1279         long load;
1280         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1281         long moveimp = imp;
1282         int dist = env->dist;
1283         bool assigned = false;
1284
1285         rcu_read_lock();
1286
1287         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1288         cur = dst_rq->curr;
1289         /*
1290          * No need to move the exiting task or idle task.
1291          */
1292         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1293                 cur = NULL;
1294         else {
1295                 /*
1296                  * The task_struct must be protected here to protect the
1297                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1298                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1299                  * finish_task_switch()
1300                  *     --> put_task_struct()
1301                  *         --> __put_task_struct()
1302                  *             --> task_numa_free()
1303                  */
1304                 get_task_struct(cur);
1305         }
1306
1307         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1308
1309         /*
1310          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1311          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1312          */
1313         if (cur == env->p)
1314                 goto unlock;
1315
1316         /*
1317          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1318          * source and destination node. Calculate the total differential for
1319          * the source task and potential destination task. The more negative
1320          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1321          * be incurred if the tasks were swapped.
1322          */
1323         if (cur) {
1324                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1325                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1326                         goto unlock;
1327
1328                 /*
1329                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1330                  * in any group then look only at task weights.
1331                  */
1332                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1333                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1334                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1335                         /*
1336                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1337                          * tasks within a group over tiny differences.
1338                          */
1339                         if (cur->numa_group)
1340                                 imp -= imp/16;
1341                 } else {
1342                         /*
1343                          * Compare the group weights. If a task is all by
1344                          * itself (not part of a group), use the task weight
1345                          * instead.
1346                          */
1347                         if (cur->numa_group)
1348                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1349                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1350                         else
1351                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1352                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1353                 }
1354         }
1355
1356         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1357                 goto unlock;
1358
1359         if (!cur) {
1360                 /* Is there capacity at our destination? */
1361                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1362                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1363                         goto unlock;
1364
1365                 goto balance;
1366         }
1367
1368         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1369         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1370                         dst_rq->nr_running == 1)
1371                 goto assign;
1372
1373         /*
1374          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1375          */
1376 balance:
1377         load = task_h_load(env->p);
1378         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1379         src_load = env->src_stats.load - load;
1380
1381         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1382                 /*
1383                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1384                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1385                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1386                  * so an actually idle CPU will win.
1387                  */
1388                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1389                         imp = moveimp - 1;
1390                         put_task_struct(cur);
1391                         cur = NULL;
1392                         goto assign;
1393                 }
1394         }
1395
1396         if (imp <= env->best_imp)
1397                 goto unlock;
1398
1399         if (cur) {
1400                 load = task_h_load(cur);
1401                 dst_load -= load;
1402                 src_load += load;
1403         }
1404
1405         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1406                 goto unlock;
1407
1408         /*
1409          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1410          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1411          */
1412         if (!cur)
1413                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1414                                                    env->dst_cpu);
1415
1416 assign:
1417         assigned = true;
1418         task_numa_assign(env, cur, imp);
1419 unlock:
1420         rcu_read_unlock();
1421         /*
1422          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1423          * finished.
1424          */
1425         if (cur && !assigned)
1426                 put_task_struct(cur);
1427 }
1428
1429 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1430                                 long taskimp, long groupimp)
1431 {
1432         int cpu;
1433
1434         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1435                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1436                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1437                         continue;
1438
1439                 env->dst_cpu = cpu;
1440                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1441         }
1442 }
1443
1444 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1445 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1446 {
1447         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1448         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1449
1450         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1451                 return false;
1452
1453         /*
1454          * Only consider a task move if the source has a higher load
1455          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1456          *
1457          *      src->load                dst->load
1458          * --------------------- vs ---------------------
1459          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1460          */
1461         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1462
1463             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1464                 return true;
1465
1466         return false;
1467 }
1468
1469 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1470 {
1471         struct task_numa_env env = {
1472                 .p = p,
1473
1474                 .src_cpu = task_cpu(p),
1475                 .src_nid = task_node(p),
1476
1477                 .imbalance_pct = 112,
1478
1479                 .best_task = NULL,
1480                 .best_imp = 0,
1481                 .best_cpu = -1
1482         };
1483         struct sched_domain *sd;
1484         unsigned long taskweight, groupweight;
1485         int nid, ret, dist;
1486         long taskimp, groupimp;
1487
1488         /*
1489          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1490          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1491          *
1492          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1493          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1494          * to satisfy here.
1495          */
1496         rcu_read_lock();
1497         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1498         if (sd)
1499                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1500         rcu_read_unlock();
1501
1502         /*
1503          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1504          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1505          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1506          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1507          */
1508         if (unlikely(!sd)) {
1509                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1510                 return -EINVAL;
1511         }
1512
1513         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1514         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1515         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1516         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1517         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1518         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1519         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1520         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1521
1522         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1523         if (numa_has_capacity(&env))
1524                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1525
1526         /*
1527          * Look at other nodes in these cases:
1528          * - there is no space available on the preferred_nid
1529          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1530          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1531          *   we need to check other locations.
1532          */
1533         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1534                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1535                 for_each_online_node(nid) {
1536                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1537                                 continue;
1538
1539                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1540                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1541                                                 dist != env.dist) {
1542                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1543                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1544                         }
1545
1546                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1547                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1548                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1549                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1550                                 continue;
1551
1552                         env.dist = dist;
1553                         env.dst_nid = nid;
1554                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1555                         if (numa_has_capacity(&env))
1556                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1557                 }
1558         }
1559
1560         /*
1561          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1562          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1563          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1564          * settle down.
1565          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1566          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1567          */
1568         if (p->numa_group) {
1569                 if (env.best_cpu == -1)
1570                         nid = env.src_nid;
1571                 else
1572                         nid = env.dst_nid;
1573
1574                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1575                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1576         }
1577
1578         /* No better CPU than the current one was found. */
1579         if (env.best_cpu == -1)
1580                 return -EAGAIN;
1581
1582         /*
1583          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1584          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1585          */
1586         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1587
1588         if (env.best_task == NULL) {
1589                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1590                 if (ret != 0)
1591                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1592                 return ret;
1593         }
1594
1595         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1596         if (ret != 0)
1597                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1598         put_task_struct(env.best_task);
1599         return ret;
1600 }
1601
1602 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1603 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1604 {
1605         unsigned long interval = HZ;
1606
1607         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1608         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1609                 return;
1610
1611         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1612         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1613         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1614
1615         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1616         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1617                 return;
1618
1619         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1620         task_numa_migrate(p);
1621 }
1622
1623 /*
1624  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1625  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1626  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1627  * located.
1628  *
1629  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1630  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1631  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1632  * only removed when they drop below 3/16.
1633  */
1634 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1635 {
1636         unsigned long faults, max_faults = 0;
1637         int nid;
1638
1639         for_each_online_node(nid) {
1640                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1641                 if (faults > max_faults)
1642                         max_faults = faults;
1643         }
1644
1645         for_each_online_node(nid) {
1646                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1647                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1648                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1649                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1650                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1651                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1652         }
1653 }
1654
1655 /*
1656  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1657  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1658  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1659  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1660  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1661  */
1662 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1663 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1664
1665 /*
1666  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1667  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1668  * the page accesses are shared with other processes.
1669  * Otherwise, decrease the scan period.
1670  */
1671 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1672                         unsigned long shared, unsigned long private)
1673 {
1674         unsigned int period_slot;
1675         int ratio;
1676         int diff;
1677
1678         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1679         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1680
1681         /*
1682          * If there were no record hinting faults then either the task is
1683          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1684          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1685          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1686          * node is overloaded. In either case, scan slower
1687          */
1688         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1689                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1690                         p->numa_scan_period << 1);
1691
1692                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1693                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1694
1695                 return;
1696         }
1697
1698         /*
1699          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1700          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1701          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1702          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1703          */
1704         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1705         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1706         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1707                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1708                 if (!slot)
1709                         slot = 1;
1710                 diff = slot * period_slot;
1711         } else {
1712                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1713
1714                 /*
1715                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1716                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1717                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1718                  * speaking the intent is that there is little point
1719                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1720                  * simply bounce migrations uselessly
1721                  */
1722                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1723                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1724         }
1725
1726         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1727                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1728         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1729 }
1730
1731 /*
1732  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1733  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1734  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1735  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1736  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1737  */
1738 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1739 {
1740         u64 runtime, delta, now;
1741         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1742         now = p->se.exec_start;
1743         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1744
1745         if (p->last_task_numa_placement) {
1746                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1747                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1748         } else {
1749                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1750                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1751         }
1752
1753         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1754         p->last_task_numa_placement = now;
1755
1756         return delta;
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1761  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1762  * otherwise workloads might not converge.
1763  */
1764 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1765 {
1766         nodemask_t nodes;
1767         int dist;
1768
1769         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1770         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1771                 return nid;
1772
1773         /*
1774          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1775          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1776          * both the node itself, and on nearby nodes.
1777          */
1778         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1779                 unsigned long score, max_score = 0;
1780                 int node, max_node = nid;
1781
1782                 dist = sched_max_numa_distance;
1783
1784                 for_each_online_node(node) {
1785                         score = group_weight(p, node, dist);
1786                         if (score > max_score) {
1787                                 max_score = score;
1788                                 max_node = node;
1789                         }
1790                 }
1791                 return max_node;
1792         }
1793
1794         /*
1795          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1796          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1797          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1798          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1799          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1800          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1801          * keep the complexity of the search down.
1802          */
1803         nodes = node_online_map;
1804         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1805                 unsigned long max_faults = 0;
1806                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1807                 int a, b;
1808
1809                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1810                 if (!find_numa_distance(dist))
1811                         continue;
1812
1813                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1814                         unsigned long faults = 0;
1815                         nodemask_t this_group;
1816                         nodes_clear(this_group);
1817
1818                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1819                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1820                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1821                                         faults += group_faults(p, b);
1822                                         node_set(b, this_group);
1823                                         node_clear(b, nodes);
1824                                 }
1825                         }
1826
1827                         /* Remember the top group. */
1828                         if (faults > max_faults) {
1829                                 max_faults = faults;
1830                                 max_group = this_group;
1831                                 /*
1832                                  * subtle: at the smallest distance there is
1833                                  * just one node left in each "group", the
1834                                  * winner is the preferred nid.
1835                                  */
1836                                 nid = a;
1837                         }
1838                 }
1839                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1840                 if (!max_faults)
1841                         break;
1842                 nodes = max_group;
1843         }
1844         return nid;
1845 }
1846
1847 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1848 {
1849         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1850         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1851         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1852         unsigned long total_faults;
1853         u64 runtime, period;
1854         spinlock_t *group_lock = NULL;
1855
1856         /*
1857          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1858          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1859          * that the field is read in a single access:
1860          */
1861         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1862         if (p->numa_scan_seq == seq)
1863                 return;
1864         p->numa_scan_seq = seq;
1865         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1866
1867         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1868                        p->numa_faults_locality[1];
1869         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1870
1871         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1872         if (p->numa_group) {
1873                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1874                 spin_lock_irq(group_lock);
1875         }
1876
1877         /* Find the node with the highest number of faults */
1878         for_each_online_node(nid) {
1879                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1880                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1881                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1882                 int priv;
1883
1884                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1885                         long diff, f_diff, f_weight;
1886
1887                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1888                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1889                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1890                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1891
1892                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1893                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1894                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1895                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1896
1897                         /*
1898                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1899                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1900                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1901                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1902                          * faults are less important.
1903                          */
1904                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1905                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1906                                    (total_faults + 1);
1907                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1908                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1909
1910                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1911                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1912                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1913                         p->total_numa_faults += diff;
1914                         if (p->numa_group) {
1915                                 /*
1916                                  * safe because we can only change our own group
1917                                  *
1918                                  * mem_idx represents the offset for a given
1919                                  * nid and priv in a specific region because it
1920                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1921                                  */
1922                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1923                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1924                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1925                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1926                         }
1927                 }
1928
1929                 if (faults > max_faults) {
1930                         max_faults = faults;
1931                         max_nid = nid;
1932                 }
1933
1934                 if (group_faults > max_group_faults) {
1935                         max_group_faults = group_faults;
1936                         max_group_nid = nid;
1937                 }
1938         }
1939
1940         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1941
1942         if (p->numa_group) {
1943                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1944                 spin_unlock_irq(group_lock);
1945                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1946         }
1947
1948         if (max_faults) {
1949                 /* Set the new preferred node */
1950                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1951                         sched_setnuma(p, max_nid);
1952
1953                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1954                         numa_migrate_preferred(p);
1955         }
1956 }
1957
1958 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1959 {
1960         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1961 }
1962
1963 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1964 {
1965         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1966                 kfree_rcu(grp, rcu);
1967 }
1968
1969 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1970                         int *priv)
1971 {
1972         struct numa_group *grp, *my_grp;
1973         struct task_struct *tsk;
1974         bool join = false;
1975         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1976         int i;
1977
1978         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1979                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1980                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1981
1982                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1983                 if (!grp)
1984                         return;
1985
1986                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1987                 spin_lock_init(&grp->lock);
1988                 grp->gid = p->pid;
1989                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1990                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1991                                                 nr_node_ids;
1992
1993                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1994
1995                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1996                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1997
1998                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1999
2000                 grp->nr_tasks++;
2001                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2002         }
2003
2004         rcu_read_lock();
2005         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2006
2007         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2008                 goto no_join;
2009
2010         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2011         if (!grp)
2012                 goto no_join;
2013
2014         my_grp = p->numa_group;
2015         if (grp == my_grp)
2016                 goto no_join;
2017
2018         /*
2019          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2020          * the other task will join us.
2021          */
2022         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2023                 goto no_join;
2024
2025         /*
2026          * Tie-break on the grp address.
2027          */
2028         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2029                 goto no_join;
2030
2031         /* Always join threads in the same process. */
2032         if (tsk->mm == current->mm)
2033                 join = true;
2034
2035         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2036         if (flags & TNF_SHARED)
2037                 join = true;
2038
2039         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2040         *priv = !join;
2041
2042         if (join && !get_numa_group(grp))
2043                 goto no_join;
2044
2045         rcu_read_unlock();
2046
2047         if (!join)
2048                 return;
2049
2050         BUG_ON(irqs_disabled());
2051         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2052
2053         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2054                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2055                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2056         }
2057         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2058         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2059
2060         my_grp->nr_tasks--;
2061         grp->nr_tasks++;
2062
2063         spin_unlock(&my_grp->lock);
2064         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2065
2066         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2067
2068         put_numa_group(my_grp);
2069         return;
2070
2071 no_join:
2072         rcu_read_unlock();
2073         return;
2074 }
2075
2076 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2077 {
2078         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2079         void *numa_faults = p->numa_faults;
2080         unsigned long flags;
2081         int i;
2082
2083         if (grp) {
2084                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2085                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2086                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2087                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2088
2089                 grp->nr_tasks--;
2090                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2091                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2092                 put_numa_group(grp);
2093         }
2094
2095         p->numa_faults = NULL;
2096         kfree(numa_faults);
2097 }
2098
2099 /*
2100  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2101  */
2102 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2103 {
2104         struct task_struct *p = current;
2105         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2106         int cpu_node = task_node(current);
2107         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2108         int priv;
2109
2110         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2111                 return;
2112
2113         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2114         if (!p->mm)
2115                 return;
2116
2117         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2118         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2119                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2120                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2121
2122                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2123                 if (!p->numa_faults)
2124                         return;
2125
2126                 p->total_numa_faults = 0;
2127                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2128         }
2129
2130         /*
2131          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2132          * to be private if the accessing pid has not changed
2133          */
2134         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2135                 priv = 1;
2136         } else {
2137                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2138                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2139                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2140         }
2141
2142         /*
2143          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2144          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2145          * actively using should be counted as local. This allows the
2146          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2147          */
2148         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2149                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2150                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2151                 local = 1;
2152
2153         task_numa_placement(p);
2154
2155         /*
2156          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2157          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2158          */
2159         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2160                 numa_migrate_preferred(p);
2161
2162         if (migrated)
2163                 p->numa_pages_migrated += pages;
2164         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2165                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2166
2167         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2168         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2169         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2170 }
2171
2172 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2173 {
2174         /*
2175          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2176          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2177          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2178          * much of an issue though, since this is just used for
2179          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2180          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2181          */
2182         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2183         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2184 }
2185
2186 /*
2187  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2188  * Triggered from task_tick_numa().
2189  */
2190 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2191 {
2192         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2193         struct task_struct *p = current;
2194         struct mm_struct *mm = p->mm;
2195         struct vm_area_struct *vma;
2196         unsigned long start, end;
2197         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2198         long pages, virtpages;
2199
2200         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2201
2202         work->next = work; /* protect against double add */
2203         /*
2204          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2205          *
2206          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2207          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2208          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2209          * work.
2210          */
2211         if (p->flags & PF_EXITING)
2212                 return;
2213
2214         if (!mm->numa_next_scan) {
2215                 mm->numa_next_scan = now +
2216                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2217         }
2218
2219         /*
2220          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2221          */
2222         migrate = mm->numa_next_scan;
2223         if (time_before(now, migrate))
2224                 return;
2225
2226         if (p->numa_scan_period == 0) {
2227                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2228                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2229         }
2230
2231         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2232         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2233                 return;
2234
2235         /*
2236          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2237          * the next time around.
2238          */
2239         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2240
2241         start = mm->numa_scan_offset;
2242         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2243         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2244         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2245         if (!pages)
2246                 return;
2247
2248
2249         down_read(&mm->mmap_sem);
2250         vma = find_vma(mm, start);
2251         if (!vma) {
2252                 reset_ptenuma_scan(p);
2253                 start = 0;
2254                 vma = mm->mmap;
2255         }
2256         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2257                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2258                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2259                         continue;
2260                 }
2261
2262                 /*
2263                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2264                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2265                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2266                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2267                  */
2268                 if (!vma->vm_mm ||
2269                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2270                         continue;
2271
2272                 /*
2273                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2274                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2275                  */
2276                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2277                         continue;
2278
2279                 do {
2280                         start = max(start, vma->vm_start);
2281                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2282                         end = min(end, vma->vm_end);
2283                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2284
2285                         /*
2286                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2287                          * hpages that have at least one present PTE that
2288                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2289                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2290                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2291                          * areas faster.
2292                          */
2293                         if (nr_pte_updates)
2294                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2295                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2296
2297                         start = end;
2298                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2299                                 goto out;
2300
2301                         cond_resched();
2302                 } while (end != vma->vm_end);
2303         }
2304
2305 out:
2306         /*
2307          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2308          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2309          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2310          * scanner to the start so check it now.
2311          */
2312         if (vma)
2313                 mm->numa_scan_offset = start;
2314         else
2315                 reset_ptenuma_scan(p);
2316         up_read(&mm->mmap_sem);
2317 }
2318
2319 /*
2320  * Drive the periodic memory faults..
2321  */
2322 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2323 {
2324         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2325         u64 period, now;
2326
2327         /*
2328          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2329          */
2330         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2331                 return;
2332
2333         /*
2334          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2335          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2336          * task needs to have done some actual work before we bother with
2337          * NUMA placement.
2338          */
2339         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2340         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2341
2342         if (now > curr->node_stamp + period) {
2343                 if (!curr->node_stamp)
2344                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2345                 curr->node_stamp += period;
2346
2347                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2348                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2349                         task_work_add(curr, work, true);
2350                 }
2351         }
2352 }
2353 #else
2354 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2355 {
2356 }
2357
2358 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2359 {
2360 }
2361
2362 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2363 {
2364 }
2365 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2366
2367 static void
2368 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2369 {
2370         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2371         if (!parent_entity(se))
2372                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2373 #ifdef CONFIG_SMP
2374         if (entity_is_task(se)) {
2375                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2376
2377                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2378                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2379         }
2380 #endif
2381         cfs_rq->nr_running++;
2382 }
2383
2384 static void
2385 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2386 {
2387         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2388         if (!parent_entity(se))
2389                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2390         if (entity_is_task(se)) {
2391                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2392                 list_del_init(&se->group_node);
2393         }
2394         cfs_rq->nr_running--;
2395 }
2396
2397 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2398 # ifdef CONFIG_SMP
2399 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2400 {
2401         long tg_weight;
2402
2403         /*
2404          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2405          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2406          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2407          */
2408         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2409         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2410         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2411
2412         return tg_weight;
2413 }
2414
2415 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2416 {
2417         long tg_weight, load, shares;
2418
2419         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2420         load = cfs_rq->load.weight;
2421
2422         shares = (tg->shares * load);
2423         if (tg_weight)
2424                 shares /= tg_weight;
2425
2426         if (shares < MIN_SHARES)
2427                 shares = MIN_SHARES;
2428         if (shares > tg->shares)
2429                 shares = tg->shares;
2430
2431         return shares;
2432 }
2433 # else /* CONFIG_SMP */
2434 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2435 {
2436         return tg->shares;
2437 }
2438 # endif /* CONFIG_SMP */
2439 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2440                             unsigned long weight)
2441 {
2442         if (se->on_rq) {
2443                 /* commit outstanding execution time */
2444                 if (cfs_rq->curr == se)
2445                         update_curr(cfs_rq);
2446                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2447         }
2448
2449         update_load_set(&se->load, weight);
2450
2451         if (se->on_rq)
2452                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2453 }
2454
2455 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2456
2457 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2458 {
2459         struct task_group *tg;
2460         struct sched_entity *se;
2461         long shares;
2462
2463         tg = cfs_rq->tg;
2464         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2465         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2466                 return;
2467 #ifndef CONFIG_SMP
2468         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2469                 return;
2470 #endif
2471         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2472
2473         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2474 }
2475 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2476 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2477 {
2478 }
2479 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2480
2481 #ifdef CONFIG_SMP
2482 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2483 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2484         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2485         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2486         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2487         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2488         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2489         0x85aac367, 0x82cd8698,
2490 };
2491
2492 /*
2493  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2494  * over-estimates when re-combining.
2495  */
2496 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2497             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2498          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2499         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2500 };
2501
2502 /*
2503  * Approximate:
2504  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2505  */
2506 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2507 {
2508         unsigned int local_n;
2509
2510         if (!n)
2511                 return val;
2512         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2513                 return 0;
2514
2515         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2516         local_n = n;
2517
2518         /*
2519          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2520          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2521          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2522          *
2523          * To achieve constant time decay_load.
2524          */
2525         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2526                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2527                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2528         }
2529
2530         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2531         return val;
2532 }
2533
2534 /*
2535  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2536  * average will be: \Sum 1024*y^n
2537  *
2538  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2539  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2540  */
2541 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2542 {
2543         u32 contrib = 0;
2544
2545         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2546                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2547         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2548                 return LOAD_AVG_MAX;
2549
2550         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2551         do {
2552                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2553                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2554
2555                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2556         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2557
2558         contrib = decay_load(contrib, n);
2559         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2560 }
2561
2562 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2563 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2564 #endif
2565
2566 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2567
2568 /*
2569  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2570  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2571  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2572  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2573  *
2574  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2575  *      p0            p1           p2
2576  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2577  *
2578  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2579  *
2580  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2581  * following representation of historical load:
2582  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2583  *
2584  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2585  *   y^32 = 0.5
2586  *
2587  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2588  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2589  * (u_0).
2590  *
2591  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2592  * sum again by y is sufficient to update:
2593  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2594  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2595  */
2596 static __always_inline int
2597 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2598                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2599 {
2600         u64 delta, scaled_delta, periods;
2601         u32 contrib;
2602         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2603         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2604
2605         delta = now - sa->last_update_time;
2606         /*
2607          * This should only happen when time goes backwards, which it
2608          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2609          */
2610         if ((s64)delta < 0) {
2611                 sa->last_update_time = now;
2612                 return 0;
2613         }
2614
2615         /*
2616          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2617          * approximation of 1us and fast to compute.
2618          */
2619         delta >>= 10;
2620         if (!delta)
2621                 return 0;
2622         sa->last_update_time = now;
2623
2624         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2625         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2626         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2627
2628         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2629         delta_w = sa->period_contrib;
2630         if (delta + delta_w >= 1024) {
2631                 decayed = 1;
2632
2633                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2634                 sa->period_contrib = 0;
2635
2636                 /*
2637                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2638                  * out how much from delta we need to complete the current
2639                  * period and accrue it.
2640                  */
2641                 delta_w = 1024 - delta_w;
2642                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2643                 if (weight) {
2644                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2645                         if (cfs_rq) {
2646                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2647                                                 weight * scaled_delta_w;
2648                         }
2649                 }
2650                 if (running)
2651                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2652
2653                 delta -= delta_w;
2654
2655                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2656                 periods = delta / 1024;
2657                 delta %= 1024;
2658
2659                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2660                 if (cfs_rq) {
2661                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2662                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2663                 }
2664                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2665
2666                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2667                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2668                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2669                 if (weight) {
2670                         sa->load_sum += weight * contrib;
2671                         if (cfs_rq)
2672                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2673                 }
2674                 if (running)
2675                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2676         }
2677
2678         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2679         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2680         if (weight) {
2681                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2682                 if (cfs_rq)
2683                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2684         }
2685         if (running)
2686                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2687
2688         sa->period_contrib += delta;
2689
2690         if (decayed) {
2691                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2692                 if (cfs_rq) {
2693                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2694                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2695                 }
2696                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2697         }
2698
2699         return decayed;
2700 }
2701
2702 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2703 /*
2704  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2705  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2706  */
2707 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2708 {
2709         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2710
2711         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2712                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2713                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2714         }
2715 }
2716
2717 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2718 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2719 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2720
2721 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2722 {
2723         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2724                 /*
2725                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2726                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2727                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2728                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2729                  * the next tick/schedule should update.
2730                  *
2731                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2732                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2733                  * number include things like RT tasks.
2734                  *
2735                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2736                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2737                  *
2738                  * See cpu_util().
2739                  */
2740                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
2741         }
2742 }
2743
2744 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2745
2746 /*
2747  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2748  *
2749  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2750  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2751  * values.
2752  */
2753 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2754         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2755         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2756         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2757         res = var - val;                                        \
2758         if (res > var)                                          \
2759                 res = 0;                                        \
2760         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2761 } while (0)
2762
2763 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2764 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq,
2765                                          bool update_freq)
2766 {
2767         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2768         int decayed, removed = 0, removed_util = 0;
2769
2770         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2771                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2772                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2773                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2774                 removed = 1;
2775         }
2776
2777         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2778                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2779                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2780                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2781                 removed_util = 1;
2782         }
2783
2784         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2785                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2786
2787 #ifndef CONFIG_64BIT
2788         smp_wmb();
2789         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2790 #endif
2791
2792         /* Trace CPU load, unless cfs_rq belongs to a non-root task_group */
2793         if (cfs_rq == &rq_of(cfs_rq)->cfs)
2794                 trace_sched_load_avg_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
2795
2796         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2797                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2798
2799         return decayed || removed;
2800 }
2801
2802 /* Update task and its cfs_rq load average */
2803 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2804 {
2805         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2806         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2807         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2808
2809         /*
2810          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2811          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2812          */
2813         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2814                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2815                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2816
2817         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2818                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2819
2820         if (entity_is_task(se))
2821                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2822 }
2823
2824 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2825 {
2826         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2827                 goto skip_aging;
2828
2829         /*
2830          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2831          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2832          */
2833         if (se->avg.last_update_time) {
2834                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2835                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2836
2837                 /*
2838                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2839                  * absent from the fair class for too long.
2840                  */
2841         }
2842
2843 skip_aging:
2844         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2845         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2846         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2847         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2848         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2849
2850         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2851 }
2852
2853 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2854 {
2855         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2856                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2857                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2858
2859         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2860         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2861         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2862         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2863
2864         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2865 }
2866
2867 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2868 static inline void
2869 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2870 {
2871         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2872         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2873         int migrated, decayed;
2874
2875         migrated = !sa->last_update_time;
2876         if (!migrated) {
2877                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2878                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2879                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2880         }
2881
2882         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
2883
2884         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2885         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2886
2887         if (migrated)
2888                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2889
2890         if (decayed || migrated)
2891                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2892 }
2893
2894 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2895 static inline void
2896 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2897 {
2898         update_load_avg(se, 1);
2899
2900         cfs_rq->runnable_load_avg =
2901                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2902         cfs_rq->runnable_load_sum =
2903                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2904 }
2905
2906 #ifndef CONFIG_64BIT
2907 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2908 {
2909         u64 last_update_time_copy;
2910         u64 last_update_time;
2911
2912         do {
2913                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2914                 smp_rmb();
2915                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2916         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2917
2918         return last_update_time;
2919 }
2920 #else
2921 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2922 {
2923         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2924 }
2925 #endif
2926
2927 /*
2928  * Synchronize entity load avg of dequeued entity without locking
2929  * the previous rq.
2930  */
2931 void sync_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2932 {
2933         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2934         u64 last_update_time;
2935
2936         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2937         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2938 }
2939
2940 /*
2941  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2942  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2943  */
2944 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2945 {
2946         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2947
2948         /*
2949          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2950          * from its (source) cfs_rq
2951          */
2952         if (se->avg.last_update_time == 0)
2953                 return;
2954
2955         sync_entity_load_avg(se);
2956         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2957         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2958 }
2959
2960 /*
2961  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2962  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2963  * be the only way to update the runnable statistic.
2964  */
2965 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2966 {
2967 }
2968
2969 /*
2970  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2971  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2972  * be the only way to update the runnable statistic.
2973  */
2974 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2975 {
2976 }
2977
2978 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2979 {
2980         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2981 }
2982
2983 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2984 {
2985         return cfs_rq->avg.load_avg;
2986 }
2987
2988 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2989
2990 #else /* CONFIG_SMP */
2991
2992 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2993 {
2994         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
2995 }
2996
2997 static inline void
2998 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2999 static inline void
3000 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3001 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3002
3003 static inline void
3004 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3005 static inline void
3006 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3007
3008 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3009 {
3010         return 0;
3011 }
3012
3013 #endif /* CONFIG_SMP */
3014
3015 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3016 {
3017 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3018         struct task_struct *tsk = NULL;
3019
3020         if (entity_is_task(se))
3021                 tsk = task_of(se);
3022
3023         if (se->statistics.sleep_start) {
3024                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3025
3026                 if ((s64)delta < 0)
3027                         delta = 0;
3028
3029                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3030                         se->statistics.sleep_max = delta;
3031
3032                 se->statistics.sleep_start = 0;
3033                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3034
3035                 if (tsk) {
3036                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3037                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3038                 }
3039         }
3040         if (se->statistics.block_start) {
3041                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3042
3043                 if ((s64)delta < 0)
3044                         delta = 0;
3045
3046                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3047                         se->statistics.block_max = delta;
3048
3049                 se->statistics.block_start = 0;
3050                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3051
3052                 if (tsk) {
3053                         if (tsk->in_iowait) {
3054                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3055                                 se->statistics.iowait_count++;
3056                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3057                         }
3058
3059                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3060                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
3061
3062                         /*
3063                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3064                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3065                          * amount of time that the task spent sleeping:
3066                          */
3067                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3068                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3069                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3070                                                 delta >> 20);
3071                         }
3072                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3073                 }
3074         }
3075 #endif
3076 }
3077
3078 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3079 {
3080 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3081         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3082
3083         if (d < 0)
3084                 d = -d;
3085
3086         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3087                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3088 #endif
3089 }
3090
3091 static void
3092 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3093 {
3094         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3095
3096         /*
3097          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3098          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3099          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3100          * stays open at the end.
3101          */
3102         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3103                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3104
3105         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3106         if (!initial) {
3107                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3108
3109                 /*
3110                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3111                  * for a gentler effect of sleepers:
3112                  */
3113                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3114                         thresh >>= 1;
3115
3116                 vruntime -= thresh;
3117         }
3118
3119         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3120         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3121 }
3122
3123 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3124
3125 static void
3126 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3127 {
3128         /*
3129          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3130          * through calling update_curr().
3131          */
3132         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3133                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3134
3135         /*
3136          * Update run-time statistics of the 'current'.
3137          */
3138         update_curr(cfs_rq);
3139         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3140         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3141         update_cfs_shares(cfs_rq);
3142
3143         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3144                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3145                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3146         }
3147
3148         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3149         check_spread(cfs_rq, se);
3150         if (se != cfs_rq->curr)
3151                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3152         se->on_rq = 1;
3153
3154         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3155                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3156                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3157         }
3158 }
3159
3160 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3161 {
3162         for_each_sched_entity(se) {
3163                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3164                 if (cfs_rq->last != se)
3165                         break;
3166
3167                 cfs_rq->last = NULL;
3168         }
3169 }
3170
3171 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3172 {
3173         for_each_sched_entity(se) {
3174                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3175                 if (cfs_rq->next != se)
3176                         break;
3177
3178                 cfs_rq->next = NULL;
3179         }
3180 }
3181
3182 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3183 {
3184         for_each_sched_entity(se) {
3185                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3186                 if (cfs_rq->skip != se)
3187                         break;
3188
3189                 cfs_rq->skip = NULL;
3190         }
3191 }
3192
3193 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3194 {
3195         if (cfs_rq->last == se)
3196                 __clear_buddies_last(se);
3197
3198         if (cfs_rq->next == se)
3199                 __clear_buddies_next(se);
3200
3201         if (cfs_rq->skip == se)
3202                 __clear_buddies_skip(se);
3203 }
3204
3205 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3206
3207 static void
3208 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3209 {
3210         /*
3211          * Update run-time statistics of the 'current'.
3212          */
3213         update_curr(cfs_rq);
3214         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3215
3216         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3217         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3218 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3219                 if (entity_is_task(se)) {
3220                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3221
3222                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3223                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3224                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3225                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3226                 }
3227 #endif
3228         }
3229
3230         clear_buddies(cfs_rq, se);
3231
3232         if (se != cfs_rq->curr)
3233                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3234         se->on_rq = 0;
3235         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3236
3237         /*
3238          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3239          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3240          * movement in our normalized position.
3241          */
3242         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3243                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3244
3245         /* return excess runtime on last dequeue */
3246         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3247
3248         update_min_vruntime(cfs_rq);
3249         update_cfs_shares(cfs_rq);
3250 }
3251
3252 /*
3253  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3254  */
3255 static void
3256 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3257 {
3258         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3259         struct sched_entity *se;
3260         s64 delta;
3261
3262         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3263         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3264         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3265                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3266                 /*
3267                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3268                  * re-elected due to buddy favours.
3269                  */
3270                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3271                 return;
3272         }
3273
3274         /*
3275          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3276          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3277          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3278          */
3279         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3280                 return;
3281
3282         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3283         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3284
3285         if (delta < 0)
3286                 return;
3287
3288         if (delta > ideal_runtime)
3289                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3290 }
3291
3292 static void
3293 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3294 {
3295         /* 'current' is not kept within the tree. */
3296         if (se->on_rq) {
3297                 /*
3298                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3299                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3300                  * runqueue.
3301                  */
3302                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3303                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3304                 update_load_avg(se, 1);
3305         }
3306
3307         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3308         cfs_rq->curr = se;
3309 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3310         /*
3311          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3312          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3313          * when there are only lesser-weight tasks around):
3314          */
3315         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3316                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3317                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3318         }
3319 #endif
3320         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3321 }
3322
3323 static int
3324 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3325
3326 /*
3327  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3328  * 1) keep things fair between processes/task groups
3329  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3330  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3331  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3332  */
3333 static struct sched_entity *
3334 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3335 {
3336         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3337         struct sched_entity *se;
3338
3339         /*
3340          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3341          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3342          */
3343         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3344                 left = curr;
3345
3346         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3347
3348         /*
3349          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3350          * be done without getting too unfair.
3351          */
3352         if (cfs_rq->skip == se) {
3353                 struct sched_entity *second;
3354
3355                 if (se == curr) {
3356                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3357                 } else {
3358                         second = __pick_next_entity(se);
3359                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3360                                 second = curr;
3361                 }
3362
3363                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3364                         se = second;
3365         }
3366
3367         /*
3368          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3369          */
3370         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3371                 se = cfs_rq->last;
3372
3373         /*
3374          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3375          */
3376         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3377                 se = cfs_rq->next;
3378
3379         clear_buddies(cfs_rq, se);
3380
3381         return se;
3382 }
3383
3384 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3385
3386 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3387 {
3388         /*
3389          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3390          * was not called and update_curr() has to be done:
3391          */
3392         if (prev->on_rq)
3393                 update_curr(cfs_rq);
3394
3395         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3396         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3397
3398         check_spread(cfs_rq, prev);
3399         if (prev->on_rq) {
3400                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3401                 /* Put 'current' back into the tree. */
3402                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3403                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3404                 update_load_avg(prev, 0);
3405         }
3406         cfs_rq->curr = NULL;
3407 }
3408
3409 static void
3410 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3411 {
3412         /*
3413          * Update run-time statistics of the 'current'.
3414          */
3415         update_curr(cfs_rq);
3416
3417         /*
3418          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3419          */
3420         update_load_avg(curr, 1);
3421         update_cfs_shares(cfs_rq);
3422
3423 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3424         /*
3425          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3426          * validating it and just reschedule.
3427          */
3428         if (queued) {
3429                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3430                 return;
3431         }
3432         /*
3433          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3434          */
3435         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3436                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3437                 return;
3438 #endif
3439
3440         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3441                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3442 }
3443
3444
3445 /**************************************************
3446  * CFS bandwidth control machinery
3447  */
3448
3449 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3450
3451 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3452 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3453
3454 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3455 {
3456         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3457 }
3458
3459 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3460 {
3461         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3462 }
3463
3464 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3465 {
3466         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3467 }
3468 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3469 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3470 {
3471         return true;
3472 }
3473
3474 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3475 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3476 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3477
3478 /*
3479  * default period for cfs group bandwidth.
3480  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3481  */
3482 static inline u64 default_cfs_period(void)
3483 {
3484         return 100000000ULL;
3485 }
3486
3487 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3488 {
3489         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3490 }
3491
3492 /*
3493  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3494  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3495  * additional synchronization around rq->lock.
3496  *
3497  * requires cfs_b->lock
3498  */
3499 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3500 {
3501         u64 now;
3502
3503         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3504                 return;
3505
3506         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3507         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3508         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3509 }
3510
3511 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3512 {
3513         return &tg->cfs_bandwidth;
3514 }
3515
3516 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3517 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3518 {
3519         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3520                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3521
3522         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3523 }
3524
3525 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3526 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3527 {
3528         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3529         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3530         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3531
3532         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3533         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3534
3535         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3536         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3537                 amount = min_amount;
3538         else {
3539                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3540
3541                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3542                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3543                         cfs_b->runtime -= amount;
3544                         cfs_b->idle = 0;
3545                 }
3546         }
3547         expires = cfs_b->runtime_expires;
3548         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3549
3550         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3551         /*
3552          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3553          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3554          * issued.
3555          */
3556         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3557                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3558
3559         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3560 }
3561
3562 /*
3563  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3564  * fact that rq->clock snapshots this value.
3565  */
3566 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3567 {
3568         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3569
3570         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3571         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3572                 return;
3573
3574         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3575                 return;
3576
3577         /*
3578          * If the local deadline has passed we have to consider the
3579          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3580          * has not truly expired.
3581          *
3582          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3583          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3584          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3585          * exact equality, so a partial write will still work.
3586          */
3587
3588         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3589                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3590                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3591         } else {
3592                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3593                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3594         }
3595 }
3596
3597 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3598 {
3599         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3600         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3601         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3602
3603         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3604                 return;
3605
3606         /*
3607          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3608          * hierarchy can be throttled
3609          */
3610         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3611                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3612 }
3613
3614 static __always_inline
3615 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3616 {
3617         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3618                 return;
3619
3620         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3621 }
3622
3623 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3624 {
3625         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3626 }
3627
3628 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3629 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3630 {
3631         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3632 }
3633
3634 /*
3635  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3636  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3637  * load-balance operations.
3638  */
3639 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3640                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3641 {
3642         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3643
3644         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3645         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3646
3647         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3648                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3649 }
3650
3651 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3652 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3653 {
3654         struct rq *rq = data;
3655         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3656
3657         cfs_rq->throttle_count--;
3658 #ifdef CONFIG_SMP
3659         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3660                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3661                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3662                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3663         }
3664 #endif
3665
3666         return 0;
3667 }
3668
3669 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3670 {
3671         struct rq *rq = data;
3672         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3673
3674         /* group is entering throttled state, stop time */
3675         if (!cfs_rq->throttle_count)
3676                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3677         cfs_rq->throttle_count++;
3678
3679         return 0;
3680 }
3681
3682 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3683 {
3684         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3685         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3686         struct sched_entity *se;
3687         long task_delta, dequeue = 1;
3688         bool empty;
3689
3690         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3691
3692         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3693         rcu_read_lock();
3694         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3695         rcu_read_unlock();
3696
3697         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3698         for_each_sched_entity(se) {
3699                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3700                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3701                 if (!se->on_rq)
3702                         break;
3703
3704                 if (dequeue)
3705                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3706                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3707
3708                 if (qcfs_rq->load.weight)
3709                         dequeue = 0;
3710         }
3711
3712         if (!se)
3713                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3714
3715         cfs_rq->throttled = 1;
3716         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3717         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3718         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3719
3720         /*
3721          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3722          * distribute_cfs_runtime will not see us
3723          */
3724         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3725
3726         /*
3727          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3728          * timer is running.
3729          */
3730         if (empty)
3731                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3732
3733         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3734 }
3735
3736 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3737 {
3738         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3739         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3740         struct sched_entity *se;
3741         int enqueue = 1;
3742         long task_delta;
3743
3744         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3745
3746         cfs_rq->throttled = 0;
3747
3748         update_rq_clock(rq);
3749
3750         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3751         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3752         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3753         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3754
3755         /* update hierarchical throttle state */
3756         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3757
3758         if (!cfs_rq->load.weight)
3759                 return;
3760
3761         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3762         for_each_sched_entity(se) {
3763                 if (se->on_rq)
3764                         enqueue = 0;
3765
3766                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3767                 if (enqueue)
3768                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3769                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3770
3771                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3772                         break;
3773         }
3774
3775         if (!se)
3776                 add_nr_running(rq, task_delta);
3777
3778         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3779         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3780                 resched_curr(rq);
3781 }
3782
3783 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3784                 u64 remaining, u64 expires)
3785 {
3786         struct cfs_rq *cfs_rq;
3787         u64 runtime;
3788         u64 starting_runtime = remaining;
3789
3790         rcu_read_lock();
3791         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3792                                 throttled_list) {
3793                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3794
3795                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3796                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3797                         goto next;
3798
3799                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3800                 if (runtime > remaining)
3801                         runtime = remaining;
3802                 remaining -= runtime;
3803
3804                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3805                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3806
3807                 /* we check whether we're throttled above */
3808                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3809                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3810
3811 next:
3812                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3813
3814                 if (!remaining)
3815                         break;
3816         }
3817         rcu_read_unlock();
3818
3819         return starting_runtime - remaining;
3820 }
3821
3822 /*
3823  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3824  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3825  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3826  * used to track this state.
3827  */
3828 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3829 {
3830         u64 runtime, runtime_expires;
3831         int throttled;
3832
3833         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3834         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3835                 goto out_deactivate;
3836
3837         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3838         cfs_b->nr_periods += overrun;
3839
3840         /*
3841          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3842          * we're going inactive then everything else can be deferred
3843          */
3844         if (cfs_b->idle && !throttled)
3845                 goto out_deactivate;
3846
3847         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3848
3849         if (!throttled) {
3850                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3851                 cfs_b->idle = 1;
3852                 return 0;
3853         }
3854
3855         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3856         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3857
3858         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3859
3860         /*
3861          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3862          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3863          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3864          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3865          * only by limited amounts in that extreme case.
3866          */
3867         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3868                 runtime = cfs_b->runtime;
3869                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3870                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3871                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3872                                                  runtime_expires);
3873                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3874
3875                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3876
3877                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3878         }
3879
3880         /*
3881          * While we are ensured activity in the period following an
3882          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3883          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3884          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3885          */
3886         cfs_b->idle = 0;
3887
3888         return 0;
3889
3890 out_deactivate:
3891         return 1;
3892 }
3893
3894 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3895 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3896 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3897 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3898 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3899 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3900
3901 /*
3902  * Are we near the end of the current quota period?
3903  *
3904  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3905  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3906  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3907  */
3908 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3909 {
3910         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3911         u64 remaining;
3912
3913         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3914         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3915                 return 1;
3916
3917         /* is a quota refresh about to occur? */
3918         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3919         if (remaining < min_expire)
3920                 return 1;
3921
3922         return 0;
3923 }
3924
3925 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3926 {
3927         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3928
3929         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3930         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3931                 return;
3932
3933         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3934                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3935                         HRTIMER_MODE_REL);
3936 }
3937
3938 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3939 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3940 {
3941         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3942         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3943
3944         if (slack_runtime <= 0)
3945                 return;
3946
3947         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3948         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3949             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3950                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3951
3952                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3953                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3954                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3955                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3956         }
3957         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3958
3959         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3960         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3961 }
3962
3963 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3964 {
3965         if (!cfs_bandwidth_used())
3966                 return;
3967
3968         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3969                 return;
3970
3971         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3972 }
3973
3974 /*
3975  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3976  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3977  */
3978 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3979 {
3980         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3981         u64 expires;
3982
3983         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3984         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3985         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3986                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3987                 return;
3988         }
3989
3990         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3991                 runtime = cfs_b->runtime;
3992
3993         expires = cfs_b->runtime_expires;
3994         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3995
3996         if (!runtime)
3997                 return;
3998
3999         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4000
4001         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4002         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4003                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4004         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4005 }
4006
4007 /*
4008  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4009  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4010  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4011  */
4012 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4013 {
4014         if (!cfs_bandwidth_used())
4015                 return;
4016
4017         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4018         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4019                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4020                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4021                 struct task_group *tg;
4022
4023                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4024
4025                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4026                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4027                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4028                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4029                                 break;
4030                 }
4031                 if (tg) {
4032                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4033                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4034                 }
4035         }
4036
4037         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4038         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4039                 return;
4040
4041         /* ensure the group is not already throttled */
4042         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4043                 return;
4044
4045         /* update runtime allocation */
4046         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4047         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4048                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4049 }
4050
4051 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4052 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4053 {
4054         if (!cfs_bandwidth_used())
4055                 return false;
4056
4057         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4058                 return false;
4059
4060         /*
4061          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4062          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4063          */
4064         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4065                 return true;
4066
4067         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4068         return true;
4069 }
4070
4071 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4072 {
4073         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4074                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4075
4076         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4077
4078         return HRTIMER_NORESTART;
4079 }
4080
4081 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4082 {
4083         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4084                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4085         int overrun;
4086         int idle = 0;
4087
4088         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4089         for (;;) {
4090                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4091                 if (!overrun)
4092                         break;
4093
4094                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4095         }
4096         if (idle)
4097                 cfs_b->period_active = 0;
4098         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4099
4100         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4101 }
4102
4103 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4104 {
4105         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4106         cfs_b->runtime = 0;
4107         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4108         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4109
4110         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4111         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4112         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4113         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4114         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4115 }
4116
4117 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4118 {
4119         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4120         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4121 }
4122
4123 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4124 {
4125         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4126
4127         if (!cfs_b->period_active) {
4128                 cfs_b->period_active = 1;
4129                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4130                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4131         }
4132 }
4133
4134 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4135 {
4136         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4137         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4138                 return;
4139
4140         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4141         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4142 }
4143
4144 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4145 {
4146         struct cfs_rq *cfs_rq;
4147
4148         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4149                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4150
4151                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4152                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4153                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4154         }
4155 }
4156
4157 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4158 {
4159         struct cfs_rq *cfs_rq;
4160
4161         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4162                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4163                         continue;
4164
4165                 /*
4166                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4167                  * there's some valid quota amount
4168                  */
4169                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4170                 /*
4171                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4172                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4173                  */
4174                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4175
4176                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4177                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4178         }
4179 }
4180
4181 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4182 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4183 {
4184         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4185 }
4186
4187 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4188 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4189 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4190 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4191
4192 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4193 {
4194         return 0;
4195 }
4196
4197 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4198 {
4199         return 0;
4200 }
4201
4202 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4203                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4204 {
4205         return 0;
4206 }
4207
4208 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4209
4210 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4211 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4212 #endif
4213
4214 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4215 {
4216         return NULL;
4217 }
4218 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4219 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4220 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4221
4222 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4223
4224 /**************************************************
4225  * CFS operations on tasks:
4226  */
4227
4228 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4229 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4230 {
4231         struct sched_entity *se = &p->se;
4232         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4233
4234         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4235
4236         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4237                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4238                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4239                 s64 delta = slice - ran;
4240
4241                 if (delta < 0) {
4242                         if (rq->curr == p)
4243                                 resched_curr(rq);
4244                         return;
4245                 }
4246                 hrtick_start(rq, delta);
4247         }
4248 }
4249
4250 /*
4251  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4252  * current task is from our class and nr_running is low enough
4253  * to matter.
4254  */
4255 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4256 {
4257         struct task_struct *curr = rq->curr;
4258
4259         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4260                 return;
4261
4262         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4263                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4264 }
4265 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4266 static inline void
4267 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4268 {
4269 }
4270
4271 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4272 {
4273 }
4274 #endif
4275
4276 #ifdef CONFIG_SMP
4277 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4278 unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4279 #else
4280 #define boosted_cpu_util(cpu) cpu_util(cpu)
4281 #endif
4282
4283 #ifdef CONFIG_SMP
4284 static void update_capacity_of(int cpu)
4285 {
4286         unsigned long req_cap;
4287
4288         if (!sched_freq())
4289                 return;
4290
4291         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4292         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4293         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4294         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4295 }
4296 #endif
4297
4298 /*
4299  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4300  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4301  * then put the task into the rbtree:
4302  */
4303 static void
4304 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4305 {
4306         struct cfs_rq *cfs_rq;
4307         struct sched_entity *se = &p->se;
4308 #ifdef CONFIG_SMP
4309         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4310         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4311 #endif
4312
4313         /*
4314          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4315          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4316          * passed.
4317          */
4318         if (p->in_iowait)
4319                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4320
4321         for_each_sched_entity(se) {
4322                 if (se->on_rq)
4323                         break;
4324                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4325                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4326
4327                 /*
4328                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4329                  *
4330                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4331                  * post the final h_nr_running increment below.
4332                 */
4333                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4334                         break;
4335                 cfs_rq->h_nr_running++;
4336                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4337
4338                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4339         }
4340
4341         for_each_sched_entity(se) {
4342                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4343                 cfs_rq->h_nr_running++;
4344                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4345
4346                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4347                         break;
4348
4349                 update_load_avg(se, 1);
4350                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4351         }
4352
4353         if (!se)
4354                 add_nr_running(rq, 1);
4355
4356 #ifdef CONFIG_SMP
4357
4358         /*
4359          * Update SchedTune accounting.
4360          *
4361          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4362          * boost value of the current task is accounted for in the
4363          * selection of the OPP.
4364          *
4365          * We do it also in the case where we enqueue a throttled task;
4366          * we could argue that a throttled task should not boost a CPU,
4367          * however:
4368          * a) properly implementing CPU boosting considering throttled
4369          *    tasks will increase a lot the complexity of the solution
4370          * b) it's not easy to quantify the benefits introduced by
4371          *    such a more complex solution.
4372          * Thus, for the time being we go for the simple solution and boost
4373          * also for throttled RQs.
4374          */
4375         schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4376
4377         if (!se) {
4378                 walt_inc_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4379                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4380                     cpu_overutilized(rq->cpu)) {
4381                         rq->rd->overutilized = true;
4382                         trace_sched_overutilized(true);
4383                 }
4384
4385                 /*
4386                  * We want to potentially trigger a freq switch
4387                  * request only for tasks that are waking up; this is
4388                  * because we get here also during load balancing, but
4389                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4390                  * request after load balancing is done.
4391                  */
4392                 if (task_new || task_wakeup)
4393                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4394         }
4395
4396 #endif /* CONFIG_SMP */
4397         hrtick_update(rq);
4398 }
4399
4400 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4401
4402 /*
4403  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4404  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4405  * update the fair scheduling stats:
4406  */
4407 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4408 {
4409         struct cfs_rq *cfs_rq;
4410         struct sched_entity *se = &p->se;
4411         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4412
4413         for_each_sched_entity(se) {
4414                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4415                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4416
4417                 /*
4418                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4419                  *
4420                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4421                  * post the final h_nr_running decrement below.
4422                 */
4423                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4424                         break;
4425                 cfs_rq->h_nr_running--;
4426                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4427
4428                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4429                 if (cfs_rq->load.weight) {
4430                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4431                         se = parent_entity(se);
4432                         /*
4433                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4434                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4435                          */
4436                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4437                                 set_next_buddy(se);
4438                         break;
4439                 }
4440                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4441         }
4442
4443         for_each_sched_entity(se) {
4444                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4445                 cfs_rq->h_nr_running--;
4446                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4447
4448                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4449                         break;
4450
4451                 update_load_avg(se, 1);
4452                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4453         }
4454
4455         if (!se)
4456                 sub_nr_running(rq, 1);
4457
4458 #ifdef CONFIG_SMP
4459
4460         /*
4461          * Update SchedTune accounting
4462          *
4463          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4464          * boost value of the current task is accounted for in the
4465          * selection of the OPP.
4466          */
4467         schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4468
4469         if (!se) {
4470                 walt_dec_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4471
4472                 /*
4473                  * We want to potentially trigger a freq switch
4474                  * request only for tasks that are going to sleep;
4475                  * this is because we get here also during load
4476                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4477                  * trigger as single request after load balancing is
4478                  * done.
4479                  */
4480                 if (task_sleep) {
4481                         if (rq->cfs.nr_running)
4482                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4483                         else if (sched_freq())
4484                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4485                 }
4486         }
4487
4488 #endif /* CONFIG_SMP */
4489
4490         hrtick_update(rq);
4491 }
4492
4493 #ifdef CONFIG_SMP
4494
4495 /*
4496  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4497  */
4498
4499 /*
4500  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4501  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4502  *
4503  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4504  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4505  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4506  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4507  *
4508  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4509  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4510  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4511  *
4512  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4513  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4514  * particular idx is approximated to be zero.
4515  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4516  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4517  * based on 128 point scale.
4518  * Example:
4519  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4520  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4521  *
4522  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4523  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4524  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4525  */
4526 #define DEGRADE_SHIFT           7
4527 static const unsigned char
4528                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4529 static const unsigned char
4530                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4531                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4532                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4533                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4534                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4535                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4536
4537 /*
4538  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4539  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4540  * adding any new load.
4541  */
4542 static unsigned long
4543 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4544 {
4545         int j = 0;
4546
4547         if (!missed_updates)
4548                 return load;
4549
4550         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4551                 return 0;
4552
4553         if (idx == 1)
4554                 return load >> missed_updates;
4555
4556         while (missed_updates) {
4557                 if (missed_updates % 2)
4558                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4559
4560                 missed_updates >>= 1;
4561                 j++;
4562         }
4563         return load;
4564 }
4565
4566 /*
4567  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4568  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4569  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4570  */
4571 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4572                               unsigned long pending_updates)
4573 {
4574         int i, scale;
4575
4576         this_rq->nr_load_updates++;
4577
4578         /* Update our load: */
4579         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4580         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4581                 unsigned long old_load, new_load;
4582
4583                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4584
4585                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4586                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4587                 new_load = this_load;
4588                 /*
4589                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4590                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4591                  * example.
4592                  */
4593                 if (new_load > old_load)
4594                         new_load += scale - 1;
4595
4596                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4597         }
4598
4599         sched_avg_update(this_rq);
4600 }
4601
4602 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4603 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4604 {
4605         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4606 }
4607
4608 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4609 /*
4610  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4611  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4612  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4613  *
4614  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4615  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4616  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4617  * (tick_nohz_idle_exit).
4618  *
4619  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4620  */
4621
4622 /*
4623  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4624  * idle balance.
4625  */
4626 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4627 {
4628         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4629         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4630         unsigned long pending_updates;
4631
4632         /*
4633          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4634          */
4635         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4636                 return;
4637
4638         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4639         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4640
4641         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4642 }
4643
4644 /*
4645  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4646  */
4647 void update_cpu_load_nohz(void)
4648 {
4649         struct rq *this_rq = this_rq();
4650         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4651         unsigned long pending_updates;
4652
4653         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4654                 return;
4655
4656         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4657         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4658         if (pending_updates) {
4659                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4660                 /*
4661                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4662                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4663                  */
4664                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4665         }
4666         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4667 }
4668 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4669
4670 /*
4671  * Called from scheduler_tick()
4672  */
4673 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4674 {
4675         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4676         /*
4677          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4678          */
4679         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4680         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4681 }
4682
4683 /*
4684  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4685  * according to the scheduling class and "nice" value.
4686  *
4687  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4688  * balance conservatively.
4689  */
4690 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4691 {
4692         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4693         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4694
4695         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4696                 return total;
4697
4698         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4699 }
4700
4701 /*
4702  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4703  * according to the scheduling class and "nice" value.
4704  */
4705 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4706 {
4707         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4708         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4709
4710         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4711                 return total;
4712
4713         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4714 }
4715
4716
4717 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4718 {
4719         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4720         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4721         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4722
4723         if (nr_running)
4724                 return load_avg / nr_running;
4725
4726         return 0;
4727 }
4728
4729 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4730 {
4731         /*
4732          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4733          * about the boundary, really active task won't care
4734          * about the loss.
4735          */
4736         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4737                 current->wakee_flips >>= 1;
4738                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4739         }
4740
4741         if (current->last_wakee != p) {
4742                 current->last_wakee = p;
4743                 current->wakee_flips++;
4744         }
4745 }
4746
4747 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4748 {
4749         struct sched_entity *se = &p->se;
4750         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4751         u64 min_vruntime;
4752
4753 #ifndef CONFIG_64BIT
4754         u64 min_vruntime_copy;
4755
4756         do {
4757                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4758                 smp_rmb();
4759                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4760         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4761 #else
4762         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4763 #endif
4764
4765         se->vruntime -= min_vruntime;
4766         record_wakee(p);
4767 }
4768
4769 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4770 /*
4771  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4772  *
4773  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4774  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4775  * can calculate the shift in shares.
4776  *
4777  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4778  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4779  * total group weight.
4780  *
4781  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4782  * distribution (s_i) using:
4783  *
4784  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4785  *
4786  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4787  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4788  * shares distribution (s_i):
4789  *
4790  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4791  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4792  *
4793  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4794  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4795  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4796  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4797  *
4798  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4799  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4800  *
4801  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4802  *
4803  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4804  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4805  * weight and shares distributions like:
4806  *
4807  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4808  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4809  *
4810  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4811  *
4812  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4813  *
4814  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4815  *
4816  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4817  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4818  * 4/7) times the weight of the group.
4819  */
4820 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4821 {
4822         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4823
4824         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4825                 return wl;
4826
4827         for_each_sched_entity(se) {
4828                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4829                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4830
4831                 tg = cfs_rq->tg;
4832
4833                 /*
4834                  * W = @wg + \Sum rw_j
4835                  */
4836                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4837
4838                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4839                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4840                 W += w;
4841
4842                 /*
4843                  * w = rw_i + @wl
4844                  */
4845                 w += wl;
4846
4847                 /*
4848                  * wl = S * s'_i; see (2)
4849                  */
4850                 if (W > 0 && w < W)
4851                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4852                 else
4853                         wl = tg->shares;
4854
4855                 /*
4856                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4857                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4858                  * calc_cfs_shares().
4859                  */
4860                 if (wl < MIN_SHARES)
4861                         wl = MIN_SHARES;
4862
4863                 /*
4864                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4865                  */
4866                 wl -= se->avg.load_avg;
4867
4868                 /*
4869                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4870                  * the final effective load change on the root group. Since
4871                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4872                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4873                  * resulting from this level per the above.
4874                  */
4875                 wg = 0;
4876         }
4877
4878         return wl;
4879 }
4880 #else
4881
4882 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4883 {
4884         return wl;
4885 }
4886
4887 #endif
4888
4889 /*
4890  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4891  * cpu and freq scaling.
4892  */
4893 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4894 {
4895         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4896                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4897                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4898 }
4899
4900 static inline bool energy_aware(void)
4901 {
4902         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4903 }
4904
4905 struct energy_env {
4906         struct sched_group      *sg_top;
4907         struct sched_group      *sg_cap;
4908         int                     cap_idx;
4909         int                     util_delta;
4910         int                     src_cpu;
4911         int                     dst_cpu;
4912         int                     energy;
4913         int                     payoff;
4914         struct task_struct      *task;
4915         struct {
4916                 int before;
4917                 int after;
4918                 int delta;
4919                 int diff;
4920         } nrg;
4921         struct {
4922                 int before;
4923                 int after;
4924                 int delta;
4925         } cap;
4926 };
4927
4928 /*
4929  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4930  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4931  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4932  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4933  *
4934  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4935  *
4936  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4937  *
4938  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4939  *
4940  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4941  */
4942 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4943 {
4944         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4945
4946         if (util >= capacity)
4947                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4948
4949         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4950 }
4951
4952 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4953 {
4954         if (cpu == eenv->src_cpu)
4955                 return -eenv->util_delta;
4956         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4957                 return eenv->util_delta;
4958         return 0;
4959 }
4960
4961 static
4962 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4963 {
4964         int i, delta;
4965         unsigned long max_util = 0;
4966
4967         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4968                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4969                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4970         }
4971
4972         return max_util;
4973 }
4974
4975 /*
4976  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4977  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4978  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4979  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4980  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4981  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4982  * estimate (more busy).
4983  */
4984 static unsigned
4985 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4986 {
4987         int i, delta;
4988         unsigned long util_sum = 0;
4989         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4990
4991         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4992                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4993                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4994         }
4995
4996         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4997                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4998         return util_sum;
4999 }
5000
5001 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
5002         const struct sched_group_energy * const sge)
5003 {
5004         int idx;
5005         unsigned long util = group_max_util(eenv);
5006
5007         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
5008                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
5009                         break;
5010         }
5011
5012         eenv->cap_idx = idx;
5013
5014         return idx;
5015 }
5016
5017 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
5018 {
5019         int i, state = INT_MAX;
5020
5021         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
5022         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
5023                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
5024
5025         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
5026         state++;
5027
5028         return state;
5029 }
5030
5031 /*
5032  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
5033  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
5034  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
5035  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
5036  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
5037  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
5038  * This can probably be done in a faster but more complex way.
5039  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
5040  */
5041 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
5042 {
5043         struct sched_domain *sd;
5044         int cpu, total_energy = 0;
5045         struct cpumask visit_cpus;
5046         struct sched_group *sg;
5047
5048         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
5049
5050         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
5051
5052         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
5053                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
5054
5055                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
5056
5057                 /*
5058                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
5059                  * sched_group?
5060                  */
5061                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
5062
5063                 if (!sd)
5064                         /*
5065                          * We most probably raced with hotplug; returning a
5066                          * wrong energy estimation is better than entering an
5067                          * infinite loop.
5068                          */
5069                         return -EINVAL;
5070
5071                 if (sd->parent)
5072                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
5073
5074                 for_each_domain(cpu, sd) {
5075                         sg = sd->groups;
5076
5077                         /* Has this sched_domain already been visited? */
5078                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
5079                                 break;
5080
5081                         do {
5082                                 unsigned long group_util;
5083                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
5084                                 int cap_idx, idle_idx;
5085
5086                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
5087                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
5088                                 else
5089                                         eenv->sg_cap = sg;
5090
5091                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
5092
5093                                 if (sg->group_weight == 1) {
5094                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
5095                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
5096                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5097                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5098                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
5099                                         }
5100                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
5101                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
5102                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5103                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5104                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
5105                                         }
5106                                 }
5107
5108                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
5109                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
5110                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
5111                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5112                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
5113                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
5114                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5115
5116                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
5117
5118                                 if (!sd->child)
5119                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
5120
5121                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
5122                                         goto next_cpu;
5123
5124                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5125                 }
5126 next_cpu:
5127                 cpumask_clear_cpu(cpu, &visit_cpus);
5128                 continue;
5129         }
5130
5131         eenv->energy = total_energy;
5132         return 0;
5133 }
5134
5135 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
5136 {
5137         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
5138 }
5139
5140 /*
5141  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5142  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5143  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5144  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5145  * both are specified, the utilization is migrated.
5146  */
5147 static inline int __energy_diff(struct energy_env *eenv)
5148 {
5149         struct sched_domain *sd;
5150         struct sched_group *sg;
5151         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5152         int diff, margin;
5153
5154         struct energy_env eenv_before = {
5155                 .util_delta     = 0,
5156                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5157                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5158                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5159                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5160         };
5161
5162         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5163                 return 0;
5164
5165         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5166         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5167
5168         if (!sd)
5169                 return 0; /* Error */
5170
5171         sg = sd->groups;
5172
5173         do {
5174                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5175                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5176
5177                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5178                                 return 0; /* Invalid result abort */
5179                         energy_before += eenv_before.energy;
5180
5181                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5182                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5183                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5184
5185                         if (sched_group_energy(eenv))
5186                                 return 0; /* Invalid result abort */
5187                         energy_after += eenv->energy;
5188                 }
5189         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5190
5191         eenv->nrg.before = energy_before;
5192         eenv->nrg.after = energy_after;
5193         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5194         eenv->payoff = 0;
5195
5196         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5197                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5198                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5199                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5200                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5201
5202         /*
5203          * Dead-zone margin preventing too many migrations.
5204          */
5205
5206         margin = eenv->nrg.before >> 6; /* ~1.56% */
5207
5208         diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5209
5210         eenv->nrg.diff = (abs(diff) < margin) ? 0 : eenv->nrg.diff;
5211
5212         return eenv->nrg.diff;
5213 }
5214
5215 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5216
5217 struct target_nrg schedtune_target_nrg;
5218
5219 /*
5220  * System energy normalization
5221  * Returns the normalized value, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE],
5222  * corresponding to the specified energy variation.
5223  */
5224 static inline int
5225 normalize_energy(int energy_diff)
5226 {
5227         u32 normalized_nrg;
5228 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
5229         int max_delta;
5230
5231         /* Check for boundaries */
5232         max_delta  = schedtune_target_nrg.max_power;
5233         max_delta -= schedtune_target_nrg.min_power;
5234         WARN_ON(abs(energy_diff) >= max_delta);
5235 #endif
5236
5237         /* Do scaling using positive numbers to increase the range */
5238         normalized_nrg = (energy_diff < 0) ? -energy_diff : energy_diff;
5239
5240         /* Scale by energy magnitude */
5241         normalized_nrg <<= SCHED_LOAD_SHIFT;
5242
5243         /* Normalize on max energy for target platform */
5244         normalized_nrg = reciprocal_divide(
5245                         normalized_nrg, schedtune_target_nrg.rdiv);
5246
5247         return (energy_diff < 0) ? -normalized_nrg : normalized_nrg;
5248 }
5249
5250 static inline int
5251 energy_diff(struct energy_env *eenv)
5252 {
5253         int boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
5254         int nrg_delta;
5255
5256         /* Conpute "absolute" energy diff */
5257         __energy_diff(eenv);
5258
5259         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
5260         if (boost == 0)
5261                 return eenv->nrg.diff;
5262
5263         /* Compute normalized energy diff */
5264         nrg_delta = normalize_energy(eenv->nrg.diff);
5265         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
5266
5267         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
5268                         eenv->nrg.delta,
5269                         eenv->cap.delta,
5270                         eenv->task);
5271
5272         /*
5273          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
5274          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
5275          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5276          * function return a negative value each time the evaluation return a
5277          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5278          * a scheduling decision
5279          */
5280         return -eenv->payoff;
5281 }
5282 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5283 #define energy_diff(eenv) __energy_diff(eenv)
5284 #endif
5285
5286 /*
5287  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5288  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5289  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5290  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5291  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5292  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5293  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5294  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5295  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5296  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5297  */
5298 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5299 {
5300         unsigned int master = current->wakee_flips;
5301         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5302         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5303
5304         if (master < slave)
5305                 swap(master, slave);
5306         if (slave < factor || master < slave * factor)
5307                 return 0;
5308         return 1;
5309 }
5310
5311 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5312                        int prev_cpu, int sync)
5313 {
5314         s64 this_load, load;
5315         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5316         int idx, this_cpu;
5317         struct task_group *tg;
5318         unsigned long weight;
5319         int balanced;
5320
5321         idx       = sd->wake_idx;
5322         this_cpu  = smp_processor_id();
5323         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5324         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5325
5326         /*
5327          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5328          * effect of the currently running task from the load
5329          * of the current CPU:
5330          */
5331         if (sync) {
5332                 tg = task_group(current);
5333                 weight = current->se.avg.load_avg;
5334
5335                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5336                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5337         }
5338
5339         tg = task_group(p);
5340         weight = p->se.avg.load_avg;
5341
5342         /*
5343          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5344          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5345          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5346          * about that, so that's good too.
5347          *
5348          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5349          * task to be woken on this_cpu.
5350          */
5351         this_eff_load = 100;
5352         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5353
5354         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5355         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5356
5357         if (this_load > 0) {
5358                 this_eff_load *= this_load +
5359                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5360
5361                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5362         }
5363
5364         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5365
5366         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5367
5368         if (!balanced)
5369                 return 0;
5370
5371         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5372         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5373
5374         return 1;
5375 }
5376
5377 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5378 {
5379 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5380         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_task_util) {
5381                 unsigned long demand = p->ravg.demand;
5382                 return (demand << 10) / walt_ravg_window;
5383         }
5384 #endif
5385         return p->se.avg.util_avg;
5386 }
5387
5388 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5389
5390 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5391 {
5392         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5393
5394         util += boosted_task_util(p);
5395
5396         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5397 }
5398
5399 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5400 {
5401         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5402         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5403
5404         if (capacity == max_capacity)
5405                 return true;
5406
5407         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5408                 return true;
5409
5410         return __task_fits(p, cpu, 0);
5411 }
5412
5413 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5414 {
5415         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5416 }
5417
5418 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5419
5420 static long
5421 schedtune_margin(unsigned long signal, long boost)
5422 {
5423         long long margin = 0;
5424
5425         /*
5426          * Signal proportional compensation (SPC)
5427          *
5428          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5429          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5430          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S), if B is positive
5431          *   M = B * S, if B is negative
5432          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5433          */
5434         if (boost >= 0) {
5435                 margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5436                 margin *= boost;
5437         } else
5438                 margin = -signal * boost;
5439         /*
5440          * Fast integer division by constant:
5441          *  Constant   :                 (C) = 100
5442          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5443          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5444          *
5445          * Thus:
5446          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5447          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5448          *
5449          *
5450          */
5451         margin  *= 1311;
5452         margin >>= 17;
5453
5454         if (boost < 0)
5455                 margin *= -1;
5456         return margin;
5457 }
5458
5459 static inline int
5460 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5461 {
5462         int boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5463
5464         if (boost == 0)
5465                 return 0;
5466
5467         return schedtune_margin(util, boost);
5468 }
5469
5470 static inline long
5471 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5472 {
5473         int boost = schedtune_task_boost(task);
5474         unsigned long util;
5475         long margin;
5476
5477         if (boost == 0)
5478                 return 0;
5479
5480         util = task_util(task);
5481         margin = schedtune_margin(util, boost);
5482
5483         return margin;
5484 }
5485
5486 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5487
5488 static inline int
5489 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5490 {
5491         return 0;
5492 }
5493
5494 static inline int
5495 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5496 {
5497         return 0;
5498 }
5499
5500 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5501
5502 unsigned long
5503 boosted_cpu_util(int cpu)
5504 {
5505         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5506         long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5507
5508         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5509
5510         return util + margin;
5511 }
5512
5513 static inline unsigned long
5514 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5515 {
5516         unsigned long util = task_util(task);
5517         long margin = schedtune_task_margin(task);
5518
5519         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5520
5521         return util + margin;
5522 }
5523
5524 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p);
5525
5526 static unsigned long capacity_spare_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5527 {
5528         return capacity_orig_of(cpu) - cpu_util_wake(cpu, p);
5529 }
5530
5531 /*
5532  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5533  * domain.
5534  */
5535 static struct sched_group *
5536 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5537                   int this_cpu, int sd_flag)
5538 {
5539         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5540         struct sched_group *most_spare_sg = NULL;
5541         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5542         unsigned long most_spare = 0, this_spare = 0;
5543         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5544         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5545
5546         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5547                 load_idx = sd->wake_idx;
5548
5549         do {
5550                 unsigned long load, avg_load, spare_cap, max_spare_cap;
5551                 int local_group;
5552                 int i;
5553
5554                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5555                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5556                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5557                         continue;
5558
5559                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5560                                                sched_group_cpus(group));
5561
5562                 /*
5563                  * Tally up the load of all CPUs in the group and find
5564                  * the group containing the CPU with most spare capacity.
5565                  */
5566                 avg_load = 0;
5567                 max_spare_cap = 0;
5568
5569                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5570                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5571                         if (local_group)
5572                                 load = source_load(i, load_idx);
5573                         else
5574                                 load = target_load(i, load_idx);
5575
5576                         avg_load += load;
5577
5578                         spare_cap = capacity_spare_wake(i, p);
5579
5580                         if (spare_cap > max_spare_cap)
5581                                 max_spare_cap = spare_cap;
5582                 }
5583
5584                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5585                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5586
5587                 if (local_group) {
5588                         this_load = avg_load;
5589                         this_spare = max_spare_cap;
5590                 } else {
5591                         if (avg_load < min_load) {
5592                                 min_load = avg_load;
5593                                 idlest = group;
5594                         }
5595
5596                         if (most_spare < max_spare_cap) {
5597                                 most_spare = max_spare_cap;
5598                                 most_spare_sg = group;
5599                         }
5600                 }
5601         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5602
5603         /*
5604          * The cross-over point between using spare capacity or least load
5605          * is too conservative for high utilization tasks on partially
5606          * utilized systems if we require spare_capacity > task_util(p),
5607          * so we allow for some task stuffing by using
5608          * spare_capacity > task_util(p)/2.
5609          */
5610         if (this_spare > task_util(p) / 2 &&
5611             imbalance*this_spare > 100*most_spare)
5612                 return NULL;
5613         else if (most_spare > task_util(p) / 2)
5614                 return most_spare_sg;
5615
5616         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5617                 return NULL;
5618         return idlest;
5619 }
5620
5621 /*
5622  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5623  */
5624 static int
5625 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5626 {
5627         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5628         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5629         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5630         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5631         int shallowest_idle_cpu = -1;
5632         int i;
5633
5634         /* Check if we have any choice: */
5635         if (group->group_weight == 1)
5636                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5637
5638         /* Traverse only the allowed CPUs */
5639         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5640                 if (idle_cpu(i)) {
5641                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5642                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5643                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5644                                 /*
5645                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5646                                  * has the smallest exit latency irrespective
5647                                  * of any idle timestamp.
5648                                  */
5649                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5650                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5651                                 shallowest_idle_cpu = i;
5652                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5653                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5654                                 /*
5655                                  * If equal or no active idle state, then
5656                                  * the most recently idled CPU might have
5657                                  * a warmer cache.
5658                                  */
5659                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5660                                 shallowest_idle_cpu = i;
5661                         }
5662                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5663                         load = weighted_cpuload(i);
5664                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5665                                 min_load = load;
5666                                 least_loaded_cpu = i;
5667                         }
5668                 }
5669         }
5670
5671         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5672 }
5673
5674 /*
5675  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5676  */
5677 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5678 {
5679         struct sched_domain *sd;
5680         struct sched_group *sg;
5681         int best_idle = -1;
5682         int best_idle_cstate = -1;
5683         int best_idle_capacity = INT_MAX;
5684
5685         if (!sysctl_sched_cstate_aware) {
5686                 if (idle_cpu(target))
5687                         return target;
5688
5689                 /*
5690                  * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5691                  */
5692                 if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5693                         return prev;
5694         }
5695
5696         /*
5697          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5698          */
5699         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5700         for_each_lower_domain(sd) {
5701                 sg = sd->groups;
5702                 do {
5703                         int i;
5704                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5705                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5706                                 goto next;
5707
5708                         if (sysctl_sched_cstate_aware) {
5709                                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
5710                                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5711                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(rq);
5712                                         unsigned long new_usage = boosted_task_util(p);
5713                                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
5714                                         if (new_usage > capacity_orig || !idle_cpu(i))
5715                                                 goto next;
5716
5717                                         if (i == target && new_usage <= capacity_curr_of(target))
5718                                                 return target;
5719
5720                                         if (best_idle < 0 || (idle_idx < best_idle_cstate && capacity_orig <= best_idle_capacity)) {
5721                                                 best_idle = i;
5722                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
5723                                                 best_idle_capacity = capacity_orig;
5724                                         }
5725                                 }
5726                         } else {
5727                                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5728                                         if (i == target || !idle_cpu(i))
5729                                                 goto next;
5730                                 }
5731
5732                                 target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5733                                         tsk_cpus_allowed(p));
5734                                 goto done;
5735                         }
5736 next:
5737                         sg = sg->next;
5738                 } while (sg != sd->groups);
5739         }
5740         if (best_idle > 0)
5741                 target = best_idle;
5742
5743 done:
5744         return target;
5745 }
5746
5747 static inline int find_best_target(struct task_struct *p, bool boosted, bool prefer_idle)
5748 {
5749         int iter_cpu;
5750         int target_cpu = -1;
5751         int target_util = 0;
5752         int backup_capacity = 0;
5753         int best_idle_cpu = -1;
5754         int best_idle_cstate = INT_MAX;
5755         int backup_cpu = -1;
5756         unsigned long task_util_boosted, new_util;
5757
5758         task_util_boosted = boosted_task_util(p);
5759         for (iter_cpu = 0; iter_cpu < NR_CPUS; iter_cpu++) {
5760                 int cur_capacity;
5761                 struct rq *rq;
5762                 int idle_idx;
5763
5764                 /*
5765                  * Iterate from higher cpus for boosted tasks.
5766                  */
5767                 int i = boosted ? NR_CPUS-iter_cpu-1 : iter_cpu;
5768
5769                 if (!cpu_online(i) || !cpumask_test_cpu(i, tsk_cpus_allowed(p)))
5770                         continue;
5771
5772                 /*
5773                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5774                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5775                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5776                  */
5777                 new_util = cpu_util(i) + task_util_boosted;
5778
5779                 /*
5780                  * Ensure minimum capacity to grant the required boost.
5781                  * The target CPU can be already at a capacity level higher
5782                  * than the one required to boost the task.
5783                  */
5784                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5785                         continue;
5786
5787 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5788                 if (walt_cpu_high_irqload(i))
5789                         continue;
5790 #endif
5791                 /*
5792                  * Unconditionally favoring tasks that prefer idle cpus to
5793                  * improve latency.
5794                  */
5795                 if (idle_cpu(i) && prefer_idle) {
5796                         if (best_idle_cpu < 0)
5797                                 best_idle_cpu = i;
5798                         continue;
5799                 }
5800
5801                 cur_capacity = capacity_curr_of(i);
5802                 rq = cpu_rq(i);
5803                 idle_idx = idle_get_state_idx(rq);
5804
5805                 if (new_util < cur_capacity) {
5806                         if (cpu_rq(i)->nr_running) {
5807                                 if (prefer_idle) {
5808                                         /* Find a target cpu with highest
5809                                          * utilization.
5810                                          */
5811                                         if (target_util == 0 ||
5812                                                 target_util < new_util) {
5813                                                 target_cpu = i;
5814                                                 target_util = new_util;
5815                                         }
5816                                 } else {
5817                                         /* Find a target cpu with lowest
5818                                          * utilization.
5819                                          */
5820                                         if (target_util == 0 ||
5821                                                 target_util > new_util) {
5822                                                 target_cpu = i;
5823                                                 target_util = new_util;
5824                                         }
5825                                 }
5826                         } else if (!prefer_idle) {
5827                                 if (best_idle_cpu < 0 ||
5828                                         (sysctl_sched_cstate_aware &&
5829                                                 best_idle_cstate > idle_idx)) {
5830                                         best_idle_cstate = idle_idx;
5831                                         best_idle_cpu = i;
5832                                 }
5833                         }
5834                 } else if (backup_capacity == 0 ||
5835                                 backup_capacity > cur_capacity) {
5836                         // Find a backup cpu with least capacity.
5837                         backup_capacity = cur_capacity;
5838                         backup_cpu = i;
5839                 }
5840         }
5841
5842         if (prefer_idle && best_idle_cpu >= 0)
5843                 target_cpu = best_idle_cpu;
5844         else if (target_cpu < 0)
5845                 target_cpu = best_idle_cpu >= 0 ? best_idle_cpu : backup_cpu;
5846
5847         return target_cpu;
5848 }
5849
5850 /*
5851  * cpu_util_wake: Compute cpu utilization with any contributions from
5852  * the waking task p removed.
5853  */
5854 static int cpu_util_wake(int cpu, struct task_struct *p)
5855 {
5856         unsigned long util, capacity;
5857
5858         /* Task has no contribution or is new */
5859         if (cpu != task_cpu(p) || !p->se.avg.last_update_time)
5860                 return cpu_util(cpu);
5861
5862         capacity = capacity_orig_of(cpu);
5863         util = max_t(long, cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg - task_util(p), 0);
5864
5865         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5866 }
5867
5868 /*
5869  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5870  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5871  *
5872  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5873  * BALANCE_WAKE sort things out.
5874  */
5875 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5876 {
5877         long min_cap, max_cap;
5878
5879         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5880         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5881
5882         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5883         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5884                 return 0;
5885
5886         /* Bring task utilization in sync with prev_cpu */
5887         sync_entity_load_avg(&p->se);
5888
5889         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5890 }
5891
5892 /*
5893  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5894  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5895  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5896  *
5897  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5898  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5899  *
5900  * Returns the target cpu number.
5901  *
5902  * preempt must be disabled.
5903  */
5904 static int
5905 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5906 {
5907         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5908         int cpu = smp_processor_id();
5909         int new_cpu = prev_cpu;
5910         int want_affine = 0;
5911         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5912
5913         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5914                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5915                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5916
5917         rcu_read_lock();
5918         for_each_domain(cpu, tmp) {
5919                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5920                         break;
5921
5922                 /*
5923                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5924                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5925                  */
5926                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5927                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5928                         affine_sd = tmp;
5929                         break;
5930                 }
5931
5932                 if (tmp->flags & sd_flag)
5933                         sd = tmp;
5934                 else if (!want_affine)
5935                         break;
5936         }
5937
5938         if (affine_sd) {
5939                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5940                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
5941                         new_cpu = cpu;
5942         }
5943
5944         if (!sd) {
5945                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5946                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
5947
5948         } else while (sd) {
5949                 struct sched_group *group;
5950                 int weight;
5951
5952                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5953                         sd = sd->child;
5954                         continue;
5955                 }
5956
5957                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5958                 if (!group) {
5959                         sd = sd->child;
5960                         continue;
5961                 }
5962
5963                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5964                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5965                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5966                         sd = sd->child;
5967                         continue;
5968                 }
5969
5970                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5971                 cpu = new_cpu;
5972                 weight = sd->span_weight;
5973                 sd = NULL;
5974                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5975                         if (weight <= tmp->span_weight)
5976                                 break;
5977                         if (tmp->flags & sd_flag)
5978                                 sd = tmp;
5979                 }
5980                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5981         }
5982         rcu_read_unlock();
5983
5984         return new_cpu;
5985 }
5986
5987 /*
5988  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5989  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5990  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5991  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5992  */
5993 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5994 {
5995         /*
5996          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5997          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5998          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5999          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6000          * load sounds not bad.
6001          */
6002         remove_entity_load_avg(&p->se);
6003
6004         /* Tell new CPU we are migrated */
6005         p->se.avg.last_update_time = 0;
6006
6007         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6008         p->se.exec_start = 0;
6009 }
6010
6011 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6012 {
6013         remove_entity_load_avg(&p->se);
6014 }
6015 #else
6016 #define task_fits_max(p, cpu) true
6017 #endif /* CONFIG_SMP */
6018
6019 static unsigned long
6020 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6021 {
6022         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6023
6024         /*
6025          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6026          * to virtual-time in his units.
6027          *
6028          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6029          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6030          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6031          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6032          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6033          *
6034          * This is especially important for buddies when the leftmost
6035          * task is higher priority than the buddy.
6036          */
6037         return calc_delta_fair(gran, se);
6038 }
6039
6040 /*
6041  * Should 'se' preempt 'curr'.
6042  *
6043  *             |s1
6044  *        |s2
6045  *   |s3
6046  *         g
6047  *      |<--->|c
6048  *
6049  *  w(c, s1) = -1
6050  *  w(c, s2) =  0
6051  *  w(c, s3) =  1
6052  *
6053  */
6054 static int
6055 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6056 {
6057         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6058
6059         if (vdiff <= 0)
6060                 return -1;
6061
6062         gran = wakeup_gran(curr, se);
6063         if (vdiff > gran)
6064                 return 1;
6065
6066         return 0;
6067 }
6068
6069 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6070 {
6071         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6072                 return;
6073
6074         for_each_sched_entity(se)
6075                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6076 }
6077
6078 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6079 {
6080         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6081                 return;
6082
6083         for_each_sched_entity(se)
6084                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6085 }
6086
6087 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6088 {
6089         for_each_sched_entity(se)
6090                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6091 }
6092
6093 /*
6094  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6095  */
6096 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6097 {
6098         struct task_struct *curr = rq->curr;
6099         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6100         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6101         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6102         int next_buddy_marked = 0;
6103
6104         if (unlikely(se == pse))
6105                 return;
6106
6107         /*
6108          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6109          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6110          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6111          * next-buddy nomination below.
6112          */
6113         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6114                 return;
6115
6116         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6117                 set_next_buddy(pse);
6118                 next_buddy_marked = 1;
6119         }
6120
6121         /*
6122          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6123          * wake up path.
6124          *
6125          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6126          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6127          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6128          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6129          * below.
6130          */
6131         if (test_tsk_need_resched(curr))
6132                 return;
6133
6134         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6135         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6136             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6137                 goto preempt;
6138
6139         /*
6140          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6141          * is driven by the tick):
6142          */
6143         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6144                 return;
6145
6146         find_matching_se(&se, &pse);
6147         update_curr(cfs_rq_of(se));
6148         BUG_ON(!pse);
6149         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6150                 /*
6151                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6152                  * triggering this preemption.
6153                  */
6154                 if (!next_buddy_marked)
6155                         set_next_buddy(pse);
6156                 goto preempt;
6157         }
6158
6159         return;
6160
6161 preempt:
6162         resched_curr(rq);
6163         /*
6164          * Only set the backward buddy when the current task is still
6165          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6166          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6167          * point, either of which can * drop the rq lock.
6168          *
6169          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6170          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6171          */
6172         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6173                 return;
6174
6175         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6176                 set_last_buddy(se);
6177 }
6178
6179 static struct task_struct *
6180 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6181 {
6182         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6183         struct sched_entity *se;
6184         struct task_struct *p;
6185         int new_tasks;
6186
6187 again:
6188 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6189         if (!cfs_rq->nr_running)
6190                 goto idle;
6191
6192         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6193                 goto simple;
6194
6195         /*
6196          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6197          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6198          *
6199          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6200          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6201          */
6202
6203         do {
6204                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6205
6206                 /*
6207                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6208                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6209                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6210                  * forget we've ever seen it.
6211                  */
6212                 if (curr) {
6213                         if (curr->on_rq)
6214                                 update_curr(cfs_rq);
6215                         else
6216                                 curr = NULL;
6217
6218                         /*
6219                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6220                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6221                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6222                          * be correct.
6223                          */
6224                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6225                                 goto simple;
6226                 }
6227
6228                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6229                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6230         } while (cfs_rq);
6231
6232         p = task_of(se);
6233
6234         /*
6235          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6236          * is a different task than we started out with, try and touch the
6237          * least amount of cfs_rqs.
6238          */
6239         if (prev != p) {
6240                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6241
6242                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6243                         int se_depth = se->depth;
6244                         int pse_depth = pse->depth;
6245
6246                         if (se_depth <= pse_depth) {
6247                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6248                                 pse = parent_entity(pse);
6249                         }
6250                         if (se_depth >= pse_depth) {
6251                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6252                                 se = parent_entity(se);
6253                         }
6254                 }
6255
6256                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6257                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6258         }
6259
6260         if (hrtick_enabled(rq))
6261                 hrtick_start_fair(rq, p);
6262
6263         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6264
6265         return p;
6266 simple:
6267         cfs_rq = &rq->cfs;
6268 #endif
6269
6270         if (!cfs_rq->nr_running)
6271                 goto idle;
6272
6273         put_prev_task(rq, prev);
6274
6275         do {
6276                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6277                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6278                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6279         } while (cfs_rq);
6280
6281         p = task_of(se);
6282
6283         if (hrtick_enabled(rq))
6284                 hrtick_start_fair(rq, p);
6285
6286         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6287
6288         return p;
6289
6290 idle:
6291         rq->misfit_task = 0;
6292         /*
6293          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6294          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6295          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6296          * re-start the picking loop.
6297          */
6298         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
6299         new_tasks = idle_balance(rq);
6300         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
6301         /*
6302          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6303          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6304          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6305          */
6306         if (new_tasks < 0)
6307                 return RETRY_TASK;
6308
6309         if (new_tasks > 0)
6310                 goto again;
6311
6312         return NULL;
6313 }
6314
6315 /*
6316  * Account for a descheduled task:
6317  */
6318 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6319 {
6320         struct sched_entity *se = &prev->se;
6321         struct cfs_rq *cfs_rq;
6322
6323         for_each_sched_entity(se) {
6324                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6325                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6326         }
6327 }
6328
6329 /*
6330  * sched_yield() is very simple
6331  *
6332  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6333  */
6334 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6335 {
6336         struct task_struct *curr = rq->curr;
6337         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6338         struct sched_entity *se = &curr->se;
6339
6340         /*
6341          * Are we the only task in the tree?
6342          */
6343         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6344                 return;
6345
6346         clear_buddies(cfs_rq, se);
6347
6348         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6349                 update_rq_clock(rq);
6350                 /*
6351                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6352                  */
6353                 update_curr(cfs_rq);
6354                 /*
6355                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6356                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6357                  * and double the fastpath cost.
6358                  */
6359                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6360         }
6361
6362         set_skip_buddy(se);
6363 }
6364
6365 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6366 {
6367         struct sched_entity *se = &p->se;
6368
6369         /* throttled hierarchies are not runnable */
6370         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6371                 return false;
6372
6373         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6374         set_next_buddy(se);
6375
6376         yield_task_fair(rq);
6377
6378         return true;
6379 }
6380
6381 #ifdef CONFIG_SMP
6382 /**************************************************
6383  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6384  *
6385  * BASICS
6386  *
6387  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6388  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6389  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6390  *
6391  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6392  *
6393  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6394  * W_i,0 is defined as:
6395  *
6396  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6397  *
6398  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6399  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6400  *
6401  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6402  * weight:
6403  *
6404  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6405  *
6406  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6407  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6408  * can also include other factors [XXX].
6409  *
6410  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6411  * directly from (1):
6412  *
6413  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6414  *
6415  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6416  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6417  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6418  *
6419  * [XXX expand on:
6420  *     - infeasible weights;
6421  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6422  *
6423  *
6424  * SCHED DOMAINS
6425  *
6426  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6427  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6428  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6429  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6430  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6431  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6432  * the groups.
6433  *
6434  * This yields:
6435  *
6436  *     log_2 n     1     n
6437  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6438  *     i = 0      2^i   2^i
6439  *                               `- size of each group
6440  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6441  *         |         `- freq
6442  *         `- sum over all levels
6443  *
6444  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6445  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6446  *
6447  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6448  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6449  *
6450  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6451  *
6452  *             log_2 n     
6453  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6454  *             k = 0
6455  *
6456  * And you'll find that:
6457  *
6458  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6459  *
6460  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6461  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6462  * of:
6463  *
6464  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6465  *
6466  *
6467  * WORK CONSERVING
6468  *
6469  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6470  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6471  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6472  *
6473  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6474  * time.
6475  *
6476  * [XXX more?]
6477  *
6478  *
6479  * CGROUPS
6480  *
6481  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6482  *
6483  *                                s_k,i
6484  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6485  *                                 S_k
6486  *
6487  * Where
6488  *
6489  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6490  *
6491  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6492  *
6493  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6494  * property.
6495  *
6496  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6497  *      rewrite all of this once again.]
6498  */ 
6499
6500 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6501
6502 enum fbq_type { regular, remote, all };
6503
6504 enum group_type {
6505         group_other = 0,
6506         group_misfit_task,
6507         group_imbalanced,
6508         group_overloaded,
6509 };
6510
6511 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6512 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6513 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6514 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6515
6516 struct lb_env {
6517         struct sched_domain     *sd;
6518
6519         struct rq               *src_rq;
6520         int                     src_cpu;
6521
6522         int                     dst_cpu;
6523         struct rq               *dst_rq;
6524
6525         struct cpumask          *dst_grpmask;
6526         int                     new_dst_cpu;
6527         enum cpu_idle_type      idle;
6528         long                    imbalance;
6529         unsigned int            src_grp_nr_running;
6530         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6531         struct cpumask          *cpus;
6532
6533         unsigned int            flags;
6534
6535         unsigned int            loop;
6536         unsigned int            loop_break;
6537         unsigned int            loop_max;
6538
6539         enum fbq_type           fbq_type;
6540         enum group_type         busiest_group_type;
6541         struct list_head        tasks;
6542 };
6543
6544 /*
6545  * Is this task likely cache-hot:
6546  */
6547 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6548 {
6549         s64 delta;
6550
6551         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6552
6553         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6554                 return 0;
6555
6556         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6557                 return 0;
6558
6559         /*
6560          * Buddy candidates are cache hot:
6561          */
6562         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6563                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6564                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6565                 return 1;
6566
6567         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6568                 return 1;
6569         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6570                 return 0;
6571
6572         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6573
6574         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6575 }
6576
6577 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6578 /*
6579  * Returns 1, if task migration degrades locality
6580  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6581  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6582  */
6583 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6584 {
6585         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6586         unsigned long src_faults, dst_faults;
6587         int src_nid, dst_nid;
6588
6589         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6590                 return -1;
6591
6592         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6593                 return -1;
6594
6595         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6596         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6597
6598         if (src_nid == dst_nid)
6599                 return -1;
6600
6601         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6602         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6603                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6604                         return 1;
6605                 else
6606                         return -1;
6607         }
6608
6609         /* Encourage migration to the preferred node. */
6610         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6611                 return 0;
6612
6613         if (numa_group) {
6614                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6615                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6616         } else {
6617                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6618                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6619         }
6620
6621         return dst_faults < src_faults;
6622 }
6623
6624 #else
6625 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6626                                              struct lb_env *env)
6627 {
6628         return -1;
6629 }
6630 #endif
6631
6632 /*
6633  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6634  */
6635 static
6636 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6637 {
6638         int tsk_cache_hot;
6639
6640         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6641
6642         /*
6643          * We do not migrate tasks that are:
6644          * 1) throttled_lb_pair, or
6645          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6646          * 3) running (obviously), or
6647          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6648          */
6649         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6650                 return 0;
6651
6652         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6653                 int cpu;
6654
6655                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6656
6657                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6658
6659                 /*
6660                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6661                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6662                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6663                  *
6664                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6665                  * one in current iteration.
6666                  */
6667                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6668                         return 0;
6669
6670                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6671                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6672                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6673                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6674                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6675                                 break;
6676                         }
6677                 }
6678
6679                 return 0;
6680         }
6681
6682         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6683         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6684
6685         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6686                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6687                 return 0;
6688         }
6689
6690         /*
6691          * Aggressive migration if:
6692          * 1) destination numa is preferred
6693          * 2) task is cache cold, or
6694          * 3) too many balance attempts have failed.
6695          */
6696         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6697         if (tsk_cache_hot == -1)
6698                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6699
6700         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6701             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6702                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6703                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6704                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6705                 }
6706                 return 1;
6707         }
6708
6709         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6710         return 0;
6711 }
6712
6713 /*
6714  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6715  */
6716 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6717 {
6718         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6719
6720         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6721         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6722         double_lock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6723         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6724         double_unlock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6725 }
6726
6727 /*
6728  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6729  * part of active balancing operations within "domain".
6730  *
6731  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6732  */
6733 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6734 {
6735         struct task_struct *p, *n;
6736
6737         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6738
6739         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6740                 if (!can_migrate_task(p, env))
6741                         continue;
6742
6743                 detach_task(p, env);
6744
6745                 /*
6746                  * Right now, this is only the second place where
6747                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6748                  * so we can safely collect stats here rather than
6749                  * inside detach_tasks().
6750                  */
6751                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6752                 return p;
6753         }
6754         return NULL;
6755 }
6756
6757 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6758
6759 /*
6760  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6761  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6762  *
6763  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6764  */
6765 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6766 {
6767         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6768         struct task_struct *p;
6769         unsigned long load;
6770         int detached = 0;
6771
6772         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6773
6774         if (env->imbalance <= 0)
6775                 return 0;
6776
6777         while (!list_empty(tasks)) {
6778                 /*
6779                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6780                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6781                  */
6782                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6783                         break;
6784
6785                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6786
6787                 env->loop++;
6788                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6789                 if (env->loop > env->loop_max)
6790                         break;
6791
6792                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6793                 if (env->loop > env->loop_break) {
6794                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6795                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6796                         break;
6797                 }
6798
6799                 if (!can_migrate_task(p, env))
6800                         goto next;
6801
6802                 load = task_h_load(p);
6803
6804                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6805                         goto next;
6806
6807                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6808                         goto next;
6809
6810                 detach_task(p, env);
6811                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6812
6813                 detached++;
6814                 env->imbalance -= load;
6815
6816 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6817                 /*
6818                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6819                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6820                  * the critical section.
6821                  */
6822                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6823                         break;
6824 #endif
6825
6826                 /*
6827                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6828                  * weighted load.
6829                  */
6830                 if (env->imbalance <= 0)
6831                         break;
6832
6833                 continue;
6834 next:
6835                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6836         }
6837
6838         /*
6839          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6840          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6841          * than inside detach_one_task().
6842          */
6843         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6844
6845         return detached;
6846 }
6847
6848 /*
6849  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6850  */
6851 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6852 {
6853         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6854
6855         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6856         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6857         activate_task(rq, p, 0);
6858         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6859 }
6860
6861 /*
6862  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6863  * its new rq.
6864  */
6865 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6866 {
6867         raw_spin_lock(&rq->lock);
6868         attach_task(rq, p);
6869         /*
6870          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6871          */
6872         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6873         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6874 }
6875
6876 /*
6877  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6878  * new rq.
6879  */
6880 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6881 {
6882         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6883         struct task_struct *p;
6884
6885         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6886
6887         while (!list_empty(tasks)) {
6888                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6889                 list_del_init(&p->se.group_node);
6890
6891                 attach_task(env->dst_rq, p);
6892         }
6893
6894         /*
6895          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6896          */
6897         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6898
6899         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6900 }
6901
6902 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6903 static void update_blocked_averages(int cpu)
6904 {
6905         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6906         struct cfs_rq *cfs_rq;
6907         unsigned long flags;
6908
6909         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6910         update_rq_clock(rq);
6911
6912         /*
6913          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6914          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6915          */
6916         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6917                 /* throttled entities do not contribute to load */
6918                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6919                         continue;
6920
6921                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq,
6922                                            true))
6923                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6924         }
6925         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6926 }
6927
6928 /*
6929  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6930  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6931  * group is a fraction of its parents load.
6932  */
6933 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6934 {
6935         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6936         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6937         unsigned long now = jiffies;
6938         unsigned long load;
6939
6940         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6941                 return;
6942
6943         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6944         for_each_sched_entity(se) {
6945                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6946                 cfs_rq->h_load_next = se;
6947                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6948                         break;
6949         }
6950
6951         if (!se) {
6952                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6953                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6954         }
6955
6956         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6957                 load = cfs_rq->h_load;
6958                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6959                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6960                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6961                 cfs_rq->h_load = load;
6962                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6963         }
6964 }
6965
6966 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6967 {
6968         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6969
6970         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6971         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6972                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6973 }
6974 #else
6975 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6976 {
6977         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6978         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6979         unsigned long flags;
6980
6981         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6982         update_rq_clock(rq);
6983         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6984         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6985 }
6986
6987 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6988 {
6989         return p->se.avg.load_avg;
6990 }
6991 #endif
6992
6993 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6994
6995 /*
6996  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6997  */
6998 struct sg_lb_stats {
6999         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7000         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7001         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7002         unsigned long load_per_task;
7003         unsigned long group_capacity;
7004         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7005         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7006         unsigned int idle_cpus;
7007         unsigned int group_weight;
7008         enum group_type group_type;
7009         int group_no_capacity;
7010         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
7011 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7012         unsigned int nr_numa_running;
7013         unsigned int nr_preferred_running;
7014 #endif
7015 };
7016
7017 /*
7018  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7019  *               during load balancing.
7020  */
7021 struct sd_lb_stats {
7022         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7023         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7024         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7025         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7026         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7027
7028         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7029         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7030 };
7031
7032 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7033 {
7034         /*
7035          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7036          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7037          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7038          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7039          */
7040         *sds = (struct sd_lb_stats){
7041                 .busiest = NULL,
7042                 .local = NULL,
7043                 .total_load = 0UL,
7044                 .total_capacity = 0UL,
7045                 .busiest_stat = {
7046                         .avg_load = 0UL,
7047                         .sum_nr_running = 0,
7048                         .group_type = group_other,
7049                 },
7050         };
7051 }
7052
7053 /**
7054  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7055  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7056  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7057  *
7058  * Return: The load index.
7059  */
7060 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7061                                         enum cpu_idle_type idle)
7062 {
7063         int load_idx;
7064
7065         switch (idle) {
7066         case CPU_NOT_IDLE:
7067                 load_idx = sd->busy_idx;
7068                 break;
7069
7070         case CPU_NEWLY_IDLE:
7071                 load_idx = sd->newidle_idx;
7072                 break;
7073         default:
7074                 load_idx = sd->idle_idx;
7075                 break;
7076         }
7077
7078         return load_idx;
7079 }
7080
7081 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7082 {
7083         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7084         u64 total, used, age_stamp, avg;
7085         s64 delta;
7086
7087         /*
7088          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7089          * we read them once before doing sanity checks on them.
7090          */
7091         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7092         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7093         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7094
7095         if (unlikely(delta < 0))
7096                 delta = 0;
7097
7098         total = sched_avg_period() + delta;
7099
7100         used = div_u64(avg, total);
7101
7102         /*
7103          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
7104          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
7105          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
7106          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
7107          */
7108         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
7109
7110         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7111                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7112
7113         return 1;
7114 }
7115
7116 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
7117 {
7118         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
7119         mcc->val = 0;
7120         mcc->cpu = -1;
7121 }
7122
7123 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7124 {
7125         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7126         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7127         struct max_cpu_capacity *mcc;
7128         unsigned long max_capacity;
7129         int max_cap_cpu;
7130         unsigned long flags;
7131
7132         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7133
7134         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
7135
7136         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
7137         max_capacity = mcc->val;
7138         max_cap_cpu = mcc->cpu;
7139
7140         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
7141             (max_capacity < capacity)) {
7142                 mcc->val = capacity;
7143                 mcc->cpu = cpu;
7144 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7145                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7146                 printk_deferred(KERN_INFO "CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n",
7147                                 cpu, capacity);
7148                 goto skip_unlock;
7149 #endif
7150         }
7151         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7152
7153 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
7154         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7155         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7156
7157         if (!capacity)
7158                 capacity = 1;
7159
7160         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7161         sdg->sgc->capacity = capacity;
7162         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7163         sdg->sgc->min_capacity = capacity;
7164 }
7165
7166 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7167 {
7168         struct sched_domain *child = sd->child;
7169         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7170         unsigned long capacity, max_capacity, min_capacity;
7171         unsigned long interval;
7172
7173         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7174         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7175         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7176
7177         if (!child) {
7178                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7179                 return;
7180         }
7181
7182         capacity = 0;
7183         max_capacity = 0;
7184         min_capacity = ULONG_MAX;
7185
7186         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7187                 /*
7188                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7189                  * span the current group.
7190                  */
7191
7192                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7193                         struct sched_group_capacity *sgc;
7194                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7195
7196                         /*
7197                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7198                          * gets here before we've attached the domains to the
7199                          * runqueues.
7200                          *
7201                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7202                          * in update_cpu_capacity().
7203                          *
7204                          * This avoids capacity from being 0 and
7205                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7206                          */
7207                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7208                                 capacity += capacity_of(cpu);
7209                         } else {
7210                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7211                                 capacity += sgc->capacity;
7212                         }
7213
7214                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7215                         min_capacity = min(capacity, min_capacity);
7216                 }
7217         } else  {
7218                 /*
7219                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7220                  * span the current group.
7221                  */ 
7222
7223                 group = child->groups;
7224                 do {
7225                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7226
7227                         capacity += sgc->capacity;
7228                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7229                         min_capacity = min(sgc->min_capacity, min_capacity);
7230                         group = group->next;
7231                 } while (group != child->groups);
7232         }
7233
7234         sdg->sgc->capacity = capacity;
7235         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7236         sdg->sgc->min_capacity = min_capacity;
7237 }
7238
7239 /*
7240  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7241  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7242  * Return true is the capacity is reduced
7243  */
7244 static inline int
7245 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7246 {
7247         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7248                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7249 }
7250
7251 /*
7252  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7253  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
7254  *
7255  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7256  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7257  * Something like:
7258  *
7259  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7260  *              *     * * *
7261  *
7262  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7263  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7264  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7265  *
7266  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7267  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7268  * moving tasks due to affinity constraints.
7269  *
7270  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7271  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7272  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7273  * to create an effective group imbalance.
7274  *
7275  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7276  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7277  * subtle and fragile situation.
7278  */
7279
7280 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7281 {
7282         return group->sgc->imbalance;
7283 }
7284
7285 /*
7286  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7287  * be used by some tasks.
7288  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7289  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7290  * available capacity for CFS tasks.
7291  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7292  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7293  * capacity in meaningful for the load balancer.
7294  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7295  * any benefit for the load balance.
7296  */
7297 static inline bool
7298 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7299 {
7300         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7301                 return true;
7302
7303         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7304                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7305                 return true;
7306
7307         return false;
7308 }
7309
7310 /*
7311  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7312  *  handle.
7313  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7314  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7315  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7316  *  false.
7317  */
7318 static inline bool
7319 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7320 {
7321         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7322                 return false;
7323
7324         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7325                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7326                 return true;
7327
7328         return false;
7329 }
7330
7331
7332 /*
7333  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7334  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7335  */
7336 static inline bool
7337 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7338 {
7339         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7340                                                         ref->sgc->max_capacity;
7341 }
7342
7343 static inline enum
7344 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7345                           struct sg_lb_stats *sgs)
7346 {
7347         if (sgs->group_no_capacity)
7348                 return group_overloaded;
7349
7350         if (sg_imbalanced(group))
7351                 return group_imbalanced;
7352
7353         if (sgs->group_misfit_task)
7354                 return group_misfit_task;
7355
7356         return group_other;
7357 }
7358
7359 /**
7360  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7361  * @env: The load balancing environment.
7362  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7363  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7364  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7365  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7366  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7367  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7368  */
7369 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7370                         struct sched_group *group, int load_idx,
7371                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7372                         bool *overload, bool *overutilized)
7373 {
7374         unsigned long load;
7375         int i, nr_running;
7376
7377         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7378
7379         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7380                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7381
7382                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7383                 if (local_group)
7384                         load = target_load(i, load_idx);
7385                 else
7386                         load = source_load(i, load_idx);
7387
7388                 sgs->group_load += load;
7389                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7390                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7391
7392                 nr_running = rq->nr_running;
7393                 if (nr_running > 1)
7394                         *overload = true;
7395
7396 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7397                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7398                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7399 #endif
7400                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7401                 /*
7402                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7403                  */
7404                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7405                         sgs->idle_cpus++;
7406
7407                 if (cpu_overutilized(i)) {
7408                         *overutilized = true;
7409                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7410                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7411                 }
7412         }
7413
7414         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7415         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7416         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7417
7418         if (sgs->sum_nr_running)
7419                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7420
7421         sgs->group_weight = group->group_weight;
7422
7423         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7424         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7425 }
7426
7427 /**
7428  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7429  * @env: The load balancing environment.
7430  * @sds: sched_domain statistics
7431  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7432  * @sgs: sched_group statistics
7433  *
7434  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7435  * busiest group.
7436  *
7437  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7438  * busiest group. %false otherwise.
7439  */
7440 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7441                                    struct sd_lb_stats *sds,
7442                                    struct sched_group *sg,
7443                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7444 {
7445         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7446
7447         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7448                 return true;
7449
7450         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7451                 return false;
7452
7453         /*
7454          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7455          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7456          */
7457         if (sgs->group_type == group_other &&
7458             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7459                 return false;
7460
7461         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7462                 return false;
7463
7464         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_CPUCAPACITY))
7465                 goto asym_packing;
7466
7467         /*
7468          * Candidate sg has no more than one task per CPU and
7469          * has higher per-CPU capacity. Migrating tasks to less
7470          * capable CPUs may harm throughput. Maximize throughput,
7471          * power/energy consequences are not considered.
7472          */
7473         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7474             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7475                 return false;
7476
7477 asym_packing:
7478         /* This is the busiest node in its class. */
7479         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7480                 return true;
7481
7482         /*
7483          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7484          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7485          * higher than ourself as busy.
7486          */
7487         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7488                 if (!sds->busiest)
7489                         return true;
7490
7491                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7492                         return true;
7493         }
7494
7495         return false;
7496 }
7497
7498 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7499 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7500 {
7501         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7502                 return regular;
7503         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7504                 return remote;
7505         return all;
7506 }
7507
7508 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7509 {
7510         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7511                 return regular;
7512         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7513                 return remote;
7514         return all;
7515 }
7516 #else
7517 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7518 {
7519         return all;
7520 }
7521
7522 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7523 {
7524         return regular;
7525 }
7526 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7527
7528 /**
7529  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7530  * @env: The load balancing environment.
7531  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7532  */
7533 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7534 {
7535         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7536         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7537         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7538         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7539         bool overload = false, overutilized = false;
7540
7541         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7542                 prefer_sibling = 1;
7543
7544         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7545
7546         do {
7547                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7548                 int local_group;
7549
7550                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7551                 if (local_group) {
7552                         sds->local = sg;
7553                         sgs = &sds->local_stat;
7554
7555                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7556                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7557                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7558                 }
7559
7560                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7561                                                 &overload, &overutilized);
7562
7563                 if (local_group)
7564                         goto next_group;
7565
7566                 /*
7567                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7568                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7569                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7570                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7571                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7572                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7573                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7574                  * the tasks on the system).
7575                  */
7576                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7577                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7578                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7579                         sgs->group_no_capacity = 1;
7580                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7581                 }
7582
7583                 /*
7584                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7585                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7586                  */
7587                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7588                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7589                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7590                         sgs->group_type = group_other;
7591
7592                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7593                         sds->busiest = sg;
7594                         sds->busiest_stat = *sgs;
7595                 }
7596
7597 next_group:
7598                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7599                 sds->total_load += sgs->group_load;
7600                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7601
7602                 sg = sg->next;
7603         } while (sg != env->sd->groups);
7604
7605         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7606                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7607
7608         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7609
7610         if (!env->sd->parent) {
7611                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7612                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7613                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7614
7615                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7616                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized) {
7617                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7618                         trace_sched_overutilized(overutilized);
7619                 }
7620         } else {
7621                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized) {
7622                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7623                         trace_sched_overutilized(true);
7624                 }
7625         }
7626
7627 }
7628
7629 /**
7630  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7631  *                      sched doman.
7632  *
7633  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7634  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7635  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7636  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7637  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7638  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7639  *
7640  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7641  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7642  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7643  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7644  * number.
7645  *
7646  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7647  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7648  *
7649  * @env: The load balancing environment.
7650  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7651  */
7652 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7653 {
7654         int busiest_cpu;
7655
7656         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7657                 return 0;
7658
7659         if (!sds->busiest)
7660                 return 0;
7661
7662         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7663         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7664                 return 0;
7665
7666         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7667                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7668                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7669
7670         return 1;
7671 }
7672
7673 /**
7674  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7675  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7676  *                      load balancing.
7677  * @env: The load balancing environment.
7678  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7679  */
7680 static inline
7681 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7682 {
7683         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7684         unsigned int imbn = 2;
7685         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7686         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7687
7688         local = &sds->local_stat;
7689         busiest = &sds->busiest_stat;
7690
7691         if (!local->sum_nr_running)
7692                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7693         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7694                 imbn = 1;
7695
7696         scaled_busy_load_per_task =
7697                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7698                 busiest->group_capacity;
7699
7700         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7701             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7702                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7703                 return;
7704         }
7705
7706         /*
7707          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7708          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7709          * moving them.
7710          */
7711
7712         capa_now += busiest->group_capacity *
7713                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7714         capa_now += local->group_capacity *
7715                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7716         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7717
7718         /* Amount of load we'd subtract */
7719         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7720                 capa_move += busiest->group_capacity *
7721                             min(busiest->load_per_task,
7722                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7723         }
7724
7725         /* Amount of load we'd add */
7726         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7727             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7728                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7729                       local->group_capacity;
7730         } else {
7731                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7732                       local->group_capacity;
7733         }
7734         capa_move += local->group_capacity *
7735                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7736         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7737
7738         /* Move if we gain throughput */
7739         if (capa_move > capa_now)
7740                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7741 }
7742
7743 /**
7744  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7745  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7746  * @env: load balance environment
7747  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7748  */
7749 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7750 {
7751         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7752         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7753
7754         local = &sds->local_stat;
7755         busiest = &sds->busiest_stat;
7756
7757         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7758                 /*
7759                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7760                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7761                  */
7762                 busiest->load_per_task =
7763                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7764         }
7765
7766         /*
7767          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7768          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7769          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7770          */
7771         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7772             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7773                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7774                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7775                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7776                         return;
7777                 }
7778
7779                 /*
7780                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7781                  * cycles to maximize throughput
7782                  */
7783                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7784                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7785                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7786                         return;
7787                 }
7788
7789                 env->imbalance = 0;
7790                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7791         }
7792
7793         /*
7794          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7795          */
7796         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7797             local->group_type   == group_overloaded) {
7798                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7799                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7800                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7801                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7802                 else
7803                         load_above_capacity = ~0UL;
7804         }
7805
7806         /*
7807          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7808          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7809          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7810          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7811          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7812          * for the minimum possible imbalance.
7813          */
7814         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7815
7816         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7817         env->imbalance = min(
7818                 max_pull * busiest->group_capacity,
7819                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7820         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7821
7822         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7823         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7824                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7825                                      busiest->group_misfit_task);
7826
7827         /*
7828          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7829          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7830          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7831          * moved
7832          */
7833         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7834                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7835 }
7836
7837 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7838
7839 /**
7840  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7841  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7842  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7843  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7844  * such a group exists.
7845  *
7846  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7847  * to restore balance.
7848  *
7849  * @env: The load balancing environment.
7850  *
7851  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7852  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7853  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7854  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7855  */
7856 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7857 {
7858         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7859         struct sd_lb_stats sds;
7860
7861         init_sd_lb_stats(&sds);
7862
7863         /*
7864          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7865          * this level.
7866          */
7867         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7868
7869         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7870                 goto out_balanced;
7871
7872         local = &sds.local_stat;
7873         busiest = &sds.busiest_stat;
7874
7875         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7876         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7877             check_asym_packing(env, &sds))
7878                 return sds.busiest;
7879
7880         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7881         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7882                 goto out_balanced;
7883
7884         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7885                                                 / sds.total_capacity;
7886
7887         /*
7888          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7889          * work because they assume all things are equal, which typically
7890          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7891          */
7892         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7893                 goto force_balance;
7894
7895         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7896         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7897             busiest->group_no_capacity)
7898                 goto force_balance;
7899
7900         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7901         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7902                 goto force_balance;
7903         }
7904
7905         /*
7906          * If the local group is busier than the selected busiest group
7907          * don't try and pull any tasks.
7908          */
7909         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7910                 goto out_balanced;
7911
7912         /*
7913          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7914          * average load.
7915          */
7916         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7917                 goto out_balanced;
7918
7919         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7920                 /*
7921                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7922                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7923                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7924                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7925                  * might end up to just move the imbalance on another group
7926                  */
7927                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7928                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7929                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7930                         goto out_balanced;
7931         } else {
7932                 /*
7933                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7934                  * imbalance_pct to be conservative.
7935                  */
7936                 if (100 * busiest->avg_load <=
7937                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7938                         goto out_balanced;
7939         }
7940
7941 force_balance:
7942         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7943         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7944         calculate_imbalance(env, &sds);
7945         return sds.busiest;
7946
7947 out_balanced:
7948         env->imbalance = 0;
7949         return NULL;
7950 }
7951
7952 /*
7953  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7954  */
7955 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7956                                      struct sched_group *group)
7957 {
7958         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7959         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7960         int i;
7961
7962         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7963                 unsigned long capacity, wl;
7964                 enum fbq_type rt;
7965
7966                 rq = cpu_rq(i);
7967                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7968
7969                 /*
7970                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7971                  *  - regular: there are !numa tasks
7972                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7973                  *  - all:     there is no distinction
7974                  *
7975                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7976                  * ignore those when there's better options.
7977                  *
7978                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7979                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7980                  * queue by moving tasks around inside the node.
7981                  *
7982                  * If we cannot move enough load due to this classification
7983                  * the next pass will adjust the group classification and
7984                  * allow migration of more tasks.
7985                  *
7986                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7987                  */
7988                 if (rt > env->fbq_type)
7989                         continue;
7990
7991                 capacity = capacity_of(i);
7992
7993                 wl = weighted_cpuload(i);
7994
7995                 /*
7996                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7997                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7998                  */
7999
8000                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8001                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
8002                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
8003                         continue;
8004
8005                 /*
8006                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8007                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8008                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8009                  * potentially running at a lower capacity.
8010                  *
8011                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8012                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8013                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8014                  * our previous maximum.
8015                  */
8016                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8017                         busiest_load = wl;
8018                         busiest_capacity = capacity;
8019                         busiest = rq;
8020                 }
8021         }
8022
8023         return busiest;
8024 }
8025
8026 /*
8027  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8028  * so long as it is large enough.
8029  */
8030 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8031
8032 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
8033 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
8034
8035 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8036 {
8037         struct sched_domain *sd = env->sd;
8038
8039         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8040
8041                 /*
8042                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8043                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
8044                  * lowest numbered CPUs.
8045                  */
8046                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
8047                         return 1;
8048         }
8049
8050         /*
8051          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8052          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8053          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8054          * available on dst_cpu.
8055          */
8056         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8057             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8058                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8059                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8060                         return 1;
8061         }
8062
8063         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
8064                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
8065                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
8066                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
8067                         return 1;
8068         }
8069
8070         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8071 }
8072
8073 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8074
8075 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8076 {
8077         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8078         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8079         int cpu, balance_cpu = -1;
8080
8081         /*
8082          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8083          * to do the newly idle load balance.
8084          */
8085         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8086                 return 1;
8087
8088         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8089         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8090         /* Try to find first idle cpu */
8091         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8092                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8093                         continue;
8094
8095                 balance_cpu = cpu;
8096                 break;
8097         }
8098
8099         if (balance_cpu == -1)
8100                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8101
8102         /*
8103          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8104          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8105          */
8106         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8107 }
8108
8109 /*
8110  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8111  * tasks if there is an imbalance.
8112  */
8113 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8114                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8115                         int *continue_balancing)
8116 {
8117         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8118         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8119         struct sched_group *group;
8120         struct rq *busiest;
8121         unsigned long flags;
8122         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8123
8124         struct lb_env env = {
8125                 .sd             = sd,
8126                 .dst_cpu        = this_cpu,
8127                 .dst_rq         = this_rq,
8128                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8129                 .idle           = idle,
8130                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8131                 .cpus           = cpus,
8132                 .fbq_type       = all,
8133                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8134         };
8135
8136         /*
8137          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8138          * other cpus in our group
8139          */
8140         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8141                 env.dst_grpmask = NULL;
8142
8143         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8144
8145         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
8146
8147 redo:
8148         if (!should_we_balance(&env)) {
8149                 *continue_balancing = 0;
8150                 goto out_balanced;
8151         }
8152
8153         group = find_busiest_group(&env);
8154         if (!group) {
8155                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
8156                 goto out_balanced;
8157         }
8158
8159         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8160         if (!busiest) {
8161                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
8162                 goto out_balanced;
8163         }
8164
8165         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8166
8167         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8168
8169         env.src_cpu = busiest->cpu;
8170         env.src_rq = busiest;
8171
8172         ld_moved = 0;
8173         if (busiest->nr_running > 1) {
8174                 /*
8175                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8176                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8177                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8178                  * correctly treated as an imbalance.
8179                  */
8180                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8181                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8182
8183 more_balance:
8184                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8185
8186                 /*
8187                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8188                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8189                  */
8190                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8191                 /*
8192                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8193                  */
8194                 if (cur_ld_moved)
8195                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8196
8197                 /*
8198                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8199                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8200                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8201                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8202                  * See task_rq_lock() family for the details.
8203                  */
8204
8205                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
8206
8207                 if (cur_ld_moved) {
8208                         attach_tasks(&env);
8209                         ld_moved += cur_ld_moved;
8210                 }
8211
8212                 local_irq_restore(flags);
8213
8214                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8215                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8216                         goto more_balance;
8217                 }
8218
8219                 /*
8220                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8221                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8222                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8223                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8224                  * sched_group.
8225                  *
8226                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8227                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8228                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8229                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8230                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8231                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8232                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8233                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8234                  * This however should not happen so much in practice and
8235                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8236                  * excess load moved.
8237                  */
8238                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8239
8240                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8241                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8242
8243                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8244                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8245                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8246                         env.loop         = 0;
8247                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8248
8249                         /*
8250                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8251                          * need to continue with same src_cpu.
8252                          */
8253                         goto more_balance;
8254                 }
8255
8256                 /*
8257                  * We failed to reach balance because of affinity.
8258                  */
8259                 if (sd_parent) {
8260                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8261
8262                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8263                                 *group_imbalance = 1;
8264                 }
8265
8266                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8267                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8268                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8269                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8270                                 env.loop = 0;
8271                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8272                                 goto redo;
8273                         }
8274                         goto out_all_pinned;
8275                 }
8276         }
8277
8278         if (!ld_moved) {
8279                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
8280                 /*
8281                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8282                  * We do not want newidle balance, which can be very
8283                  * frequent, pollute the failure counter causing
8284                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8285                  */
8286                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8287                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
8288                                 sd->nr_balance_failed++;
8289
8290                 if (need_active_balance(&env)) {
8291                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8292
8293                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8294                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8295                          * moved to this_cpu
8296                          */
8297                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
8298                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
8299                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8300                                                             flags);
8301                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8302                                 goto out_one_pinned;
8303                         }
8304
8305                         /*
8306                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8307                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8308                          * only after active load balance is finished.
8309                          */
8310                         if (!busiest->active_balance) {
8311                                 busiest->active_balance = 1;
8312                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8313                                 active_balance = 1;
8314                         }
8315                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8316
8317                         if (active_balance) {
8318                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8319                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8320                                         &busiest->active_balance_work);
8321                         }
8322
8323                         /*
8324                          * We've kicked active balancing, reset the failure
8325                          * counter.
8326                          */
8327                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8328                 }
8329         } else
8330                 sd->nr_balance_failed = 0;
8331
8332         if (likely(!active_balance)) {
8333                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8334                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8335         } else {
8336                 /*
8337                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8338                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8339                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8340                  * detach_tasks).
8341                  */
8342                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8343                         sd->balance_interval *= 2;
8344         }
8345
8346         goto out;
8347
8348 out_balanced:
8349         /*
8350          * We reach balance although we may have faced some affinity
8351          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8352          */
8353         if (sd_parent) {
8354                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8355
8356                 if (*group_imbalance)
8357                         *group_imbalance = 0;
8358         }
8359
8360 out_all_pinned:
8361         /*
8362          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8363          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8364          * can try to migrate them.
8365          */
8366         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8367
8368         sd->nr_balance_failed = 0;
8369
8370 out_one_pinned:
8371         /* tune up the balancing interval */
8372         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8373                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8374                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8375                 sd->balance_interval *= 2;
8376
8377         ld_moved = 0;
8378 out:
8379         return ld_moved;
8380 }
8381
8382 static inline unsigned long
8383 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8384 {
8385         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8386
8387         if (cpu_busy)
8388                 interval *= sd->busy_factor;
8389
8390         /* scale ms to jiffies */
8391         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8392         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8393
8394         return interval;
8395 }
8396
8397 static inline void
8398 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8399 {
8400         unsigned long interval, next;
8401
8402         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8403         next = sd->last_balance + interval;
8404
8405         if (time_after(*next_balance, next))
8406                 *next_balance = next;
8407 }
8408
8409 /*
8410  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8411  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8412  */
8413 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8414 {
8415         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8416         int this_cpu = this_rq->cpu;
8417         struct sched_domain *sd;
8418         int pulled_task = 0;
8419         u64 curr_cost = 0;
8420         long removed_util=0;
8421
8422         idle_enter_fair(this_rq);
8423
8424         /*
8425          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8426          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8427          */
8428         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8429
8430         if (!energy_aware() &&
8431             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8432              !this_rq->rd->overload)) {
8433                 rcu_read_lock();
8434                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8435                 if (sd)
8436                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8437                 rcu_read_unlock();
8438
8439                 goto out;
8440         }
8441
8442         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8443
8444         /*
8445          * If removed_util_avg is !0 we most probably migrated some task away
8446          * from this_cpu. In this case we might be willing to trigger an OPP
8447          * update, but we want to do so if we don't find anybody else to pull
8448          * here (we will trigger an OPP update with the pulled task's enqueue
8449          * anyway).
8450          *
8451          * Record removed_util before calling update_blocked_averages, and use
8452          * it below (before returning) to see if an OPP update is required.
8453          */
8454         removed_util = atomic_long_read(&(this_rq->cfs).removed_util_avg);
8455         update_blocked_averages(this_cpu);
8456         rcu_read_lock();
8457         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8458                 int continue_balancing = 1;
8459                 u64 t0, domain_cost;
8460
8461                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8462                         continue;
8463
8464                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8465                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8466                         break;
8467                 }
8468
8469                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8470                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8471
8472                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8473                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8474                                                    &continue_balancing);
8475
8476                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8477                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8478                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8479
8480                         curr_cost += domain_cost;
8481                 }
8482
8483                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8484
8485                 /*
8486                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8487                  * now runnable tasks on this rq.
8488                  */
8489                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8490                         break;
8491         }
8492         rcu_read_unlock();
8493
8494         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8495
8496         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8497                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8498
8499         /*
8500          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8501          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8502          * pretend we pulled a task.
8503          */
8504         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8505                 pulled_task = 1;
8506
8507 out:
8508         /* Move the next balance forward */
8509         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8510                 this_rq->next_balance = next_balance;
8511
8512         /* Is there a task of a high priority class? */
8513         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8514                 pulled_task = -1;
8515
8516         if (pulled_task) {
8517                 idle_exit_fair(this_rq);
8518                 this_rq->idle_stamp = 0;
8519         } else if (removed_util) {
8520                 /*
8521                  * No task pulled and someone has been migrated away.
8522                  * Good case to trigger an OPP update.
8523                  */
8524                 update_capacity_of(this_cpu);
8525         }
8526
8527         return pulled_task;
8528 }
8529
8530 /*
8531  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8532  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8533  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8534  * avoids physical / logical imbalances.
8535  */
8536 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8537 {
8538         struct rq *busiest_rq = data;
8539         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8540         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8541         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8542         struct sched_domain *sd;
8543         struct task_struct *p = NULL;
8544
8545         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8546
8547         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8548         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8549                      !busiest_rq->active_balance))
8550                 goto out_unlock;
8551
8552         /* Is there any task to move? */
8553         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8554                 goto out_unlock;
8555
8556         /*
8557          * This condition is "impossible", if it occurs
8558          * we need to fix it. Originally reported by
8559          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8560          */
8561         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8562
8563         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8564         rcu_read_lock();
8565         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8566                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8567                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8568                                 break;
8569         }
8570
8571         if (likely(sd)) {
8572                 struct lb_env env = {
8573                         .sd             = sd,
8574                         .dst_cpu        = target_cpu,
8575                         .dst_rq         = target_rq,
8576                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8577                         .src_rq         = busiest_rq,
8578                         .idle           = CPU_IDLE,
8579                 };
8580
8581                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8582
8583                 p = detach_one_task(&env);
8584                 if (p) {
8585                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8586                         /*
8587                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8588                          */
8589                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8590                 }
8591                 else
8592                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8593         }
8594         rcu_read_unlock();
8595 out_unlock:
8596         busiest_rq->active_balance = 0;
8597         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8598
8599         if (p)
8600                 attach_one_task(target_rq, p);
8601
8602         local_irq_enable();
8603
8604         return 0;
8605 }
8606
8607 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8608 {
8609         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8610 }
8611
8612 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8613 /*
8614  * idle load balancing details
8615  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8616  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8617  *   load balancing for all the idle CPUs.
8618  */
8619 static struct {
8620         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8621         atomic_t nr_cpus;
8622         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8623 } nohz ____cacheline_aligned;
8624
8625 static inline int find_new_ilb(void)
8626 {
8627         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8628
8629         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8630                 return ilb;
8631
8632         return nr_cpu_ids;
8633 }
8634
8635 /*
8636  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8637  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8638  * CPU (if there is one).
8639  */
8640 static void nohz_balancer_kick(void)
8641 {
8642         int ilb_cpu;
8643
8644         nohz.next_balance++;
8645
8646         ilb_cpu = find_new_ilb();
8647
8648         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8649                 return;
8650
8651         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8652                 return;
8653         /*
8654          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8655          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8656          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8657          * will be run before returning from the IPI.
8658          */
8659         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8660         return;
8661 }
8662
8663 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8664 {
8665         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8666                 /*
8667                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8668                  */
8669                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8670                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8671                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8672                 }
8673                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8674         }
8675 }
8676
8677 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8678 {
8679         struct sched_domain *sd;
8680         int cpu = smp_processor_id();
8681
8682         rcu_read_lock();
8683         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8684
8685         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8686                 goto unlock;
8687         sd->nohz_idle = 0;
8688
8689         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8690 unlock:
8691         rcu_read_unlock();
8692 }
8693
8694 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8695 {
8696         struct sched_domain *sd;
8697         int cpu = smp_processor_id();
8698
8699         rcu_read_lock();
8700         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8701
8702         if (!sd || sd->nohz_idle)
8703                 goto unlock;
8704         sd->nohz_idle = 1;
8705
8706         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8707 unlock:
8708         rcu_read_unlock();
8709 }
8710
8711 /*
8712  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8713  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8714  */
8715 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8716 {
8717         /*
8718          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8719          */
8720         if (!cpu_active(cpu))
8721                 return;
8722
8723         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8724                 return;
8725
8726         /*
8727          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8728          */
8729         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8730                 return;
8731
8732         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8733         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8734         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8735 }
8736
8737 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8738                                         unsigned long action, void *hcpu)
8739 {
8740         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8741         case CPU_DYING:
8742                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8743                 return NOTIFY_OK;
8744         default:
8745                 return NOTIFY_DONE;
8746         }
8747 }
8748 #endif
8749
8750 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8751
8752 /*
8753  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8754  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8755  */
8756 void update_max_interval(void)
8757 {
8758         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8759 }
8760
8761 /*
8762  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8763  * and initiates a balancing operation if so.
8764  *
8765  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8766  */
8767 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8768 {
8769         int continue_balancing = 1;
8770         int cpu = rq->cpu;
8771         unsigned long interval;
8772         struct sched_domain *sd;
8773         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8774         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8775         int update_next_balance = 0;
8776         int need_serialize, need_decay = 0;
8777         u64 max_cost = 0;
8778
8779         update_blocked_averages(cpu);
8780
8781         rcu_read_lock();
8782         for_each_domain(cpu, sd) {
8783                 /*
8784                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8785                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8786                  */
8787                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8788                         sd->max_newidle_lb_cost =
8789                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8790                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8791                         need_decay = 1;
8792                 }
8793                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8794
8795                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8796                         continue;
8797
8798                 /*
8799                  * Stop the load balance at this level. There is another
8800                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8801                  * actively.
8802                  */
8803                 if (!continue_balancing) {
8804                         if (need_decay)
8805                                 continue;
8806                         break;
8807                 }
8808
8809                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8810
8811                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8812                 if (need_serialize) {
8813                         if (!spin_trylock(&balancing))
8814                                 goto out;
8815                 }
8816
8817                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8818                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8819                                 /*
8820                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8821                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8822                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8823                                  */
8824                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8825                         }
8826                         sd->last_balance = jiffies;
8827                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8828                 }
8829                 if (need_serialize)
8830                         spin_unlock(&balancing);
8831 out:
8832                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8833                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8834                         update_next_balance = 1;
8835                 }
8836         }
8837         if (need_decay) {
8838                 /*
8839                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8840                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8841                  */
8842                 rq->max_idle_balance_cost =
8843                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8844         }
8845         rcu_read_unlock();
8846
8847         /*
8848          * next_balance will be updated only when there is a need.
8849          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8850          * updated.
8851          */
8852         if (likely(update_next_balance)) {
8853                 rq->next_balance = next_balance;
8854
8855 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8856                 /*
8857                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8858                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8859                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8860                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8861                  * balance for itself and we need to update the
8862                  * nohz.next_balance accordingly.
8863                  */
8864                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8865                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8866 #endif
8867         }
8868 }
8869
8870 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8871 /*
8872  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8873  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8874  */
8875 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8876 {
8877         int this_cpu = this_rq->cpu;
8878         struct rq *rq;
8879         int balance_cpu;
8880         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8881         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8882         int update_next_balance = 0;
8883
8884         if (idle != CPU_IDLE ||
8885             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8886                 goto end;
8887
8888         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8889                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8890                         continue;
8891
8892                 /*
8893                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8894                  * work being done for other cpus. Next load
8895                  * balancing owner will pick it up.
8896                  */
8897                 if (need_resched())
8898                         break;
8899
8900                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8901
8902                 /*
8903                  * If time for next balance is due,
8904                  * do the balance.
8905                  */
8906                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8907                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8908                         update_rq_clock(rq);
8909                         update_idle_cpu_load(rq);
8910                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8911                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8912                 }
8913
8914                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8915                         next_balance = rq->next_balance;
8916                         update_next_balance = 1;
8917                 }
8918         }
8919
8920         /*
8921          * next_balance will be updated only when there is a need.
8922          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8923          * updated.
8924          */
8925         if (likely(update_next_balance))
8926                 nohz.next_balance = next_balance;
8927 end:
8928         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8929 }
8930
8931 /*
8932  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8933  * of an idle cpu in the system.
8934  *   - This rq has more than one task.
8935  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8936  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8937  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8938  *     multiple busy cpu.
8939  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8940  *     domain span are idle.
8941  */
8942 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8943 {
8944         unsigned long now = jiffies;
8945         struct sched_domain *sd;
8946         struct sched_group_capacity *sgc;
8947         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8948         bool kick = false;
8949
8950         if (unlikely(rq->idle_balance))
8951                 return false;
8952
8953        /*
8954         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8955         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8956         */
8957         set_cpu_sd_state_busy();
8958         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8959
8960         /*
8961          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8962          * balancing.
8963          */
8964         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8965                 return false;
8966
8967         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8968                 return false;
8969
8970         if (rq->nr_running >= 2 &&
8971             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8972                 return true;
8973
8974         rcu_read_lock();
8975         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8976         if (sd && !energy_aware()) {
8977                 sgc = sd->groups->sgc;
8978                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8979
8980                 if (nr_busy > 1) {
8981                         kick = true;
8982                         goto unlock;
8983                 }
8984
8985         }
8986
8987         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8988         if (sd) {
8989                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8990                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8991                         kick = true;
8992                         goto unlock;
8993                 }
8994         }
8995
8996         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8997         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8998                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8999                 kick = true;
9000                 goto unlock;
9001         }
9002
9003 unlock:
9004         rcu_read_unlock();
9005         return kick;
9006 }
9007 #else
9008 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9009 #endif
9010
9011 /*
9012  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9013  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9014  */
9015 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9016 {
9017         struct rq *this_rq = this_rq();
9018         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9019                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9020
9021         /*
9022          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9023          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9024          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9025          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9026          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9027          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9028          */
9029         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9030         rebalance_domains(this_rq, idle);
9031 }
9032
9033 /*
9034  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9035  */
9036 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9037 {
9038         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9039         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9040                 return;
9041
9042         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9043                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9044 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9045         if (nohz_kick_needed(rq))
9046                 nohz_balancer_kick();
9047 #endif
9048 }
9049
9050 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9051 {
9052         update_sysctl();
9053
9054         update_runtime_enabled(rq);
9055 }
9056
9057 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9058 {
9059         update_sysctl();
9060
9061         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9062         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9063 }
9064
9065 #endif /* CONFIG_SMP */
9066
9067 /*
9068  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9069  */
9070 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9071 {
9072         struct cfs_rq *cfs_rq;
9073         struct sched_entity *se = &curr->se;
9074
9075         for_each_sched_entity(se) {
9076                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9077                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9078         }
9079
9080         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9081                 task_tick_numa(rq, curr);
9082
9083 #ifdef CONFIG_SMP
9084         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr))) {
9085                 rq->rd->overutilized = true;
9086                 trace_sched_overutilized(true);
9087         }
9088
9089         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
9090 #endif
9091
9092 }
9093
9094 /*
9095  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9096  *  - child not yet on the tasklist
9097  *  - preemption disabled
9098  */
9099 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9100 {
9101         struct cfs_rq *cfs_rq;
9102         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9103         int this_cpu = smp_processor_id();
9104         struct rq *rq = this_rq();
9105         unsigned long flags;
9106
9107         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9108
9109         update_rq_clock(rq);
9110
9111         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9112         curr = cfs_rq->curr;
9113
9114         /*
9115          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
9116          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
9117          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
9118          * of child point to valid ones.
9119          */
9120         rcu_read_lock();
9121         __set_task_cpu(p, this_cpu);
9122         rcu_read_unlock();
9123
9124         update_curr(cfs_rq);
9125
9126         if (curr)
9127                 se->vruntime = curr->vruntime;
9128         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9129
9130         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9131                 /*
9132                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9133                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9134                  */
9135                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9136                 resched_curr(rq);
9137         }
9138
9139         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9140
9141         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9142 }
9143
9144 /*
9145  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9146  * the current task.
9147  */
9148 static void
9149 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9150 {
9151         if (!task_on_rq_queued(p))
9152                 return;
9153
9154         /*
9155          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9156          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9157          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9158          */
9159         if (rq->curr == p) {
9160                 if (p->prio > oldprio)
9161                         resched_curr(rq);
9162         } else
9163                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9164 }
9165
9166 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9167 {
9168         struct sched_entity *se = &p->se;
9169
9170         /*
9171          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9172          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9173          * vruntime.
9174          */
9175         if (p->on_rq)
9176                 return true;
9177
9178         /*
9179          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9180          * But there are some cases where it has already been normalized:
9181          *
9182          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9183          *   wake_up_new_task().
9184          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9185          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9186          */
9187         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9188                 return true;
9189
9190         return false;
9191 }
9192
9193 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9194 {
9195         struct sched_entity *se = &p->se;
9196         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9197
9198         if (!vruntime_normalized(p)) {
9199                 /*
9200                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9201                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9202                  */
9203                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9204                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9205         }
9206
9207         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9208         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9209 }
9210
9211 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9212 {
9213         struct sched_entity *se = &p->se;
9214         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9215
9216 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9217         /*
9218          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9219          * class maintain depth value), reset depth properly.
9220          */
9221         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9222 #endif
9223
9224         /* Synchronize task with its cfs_rq */
9225         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9226
9227         if (!vruntime_normalized(p))
9228                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9229 }
9230
9231 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9232 {
9233         detach_task_cfs_rq(p);
9234 }
9235
9236 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9237 {
9238         attach_task_cfs_rq(p);
9239
9240         if (task_on_rq_queued(p)) {
9241                 /*
9242                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9243                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9244                  * if we can still preempt the current task.
9245                  */
9246                 if (rq->curr == p)
9247                         resched_curr(rq);
9248                 else
9249                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9250         }
9251 }
9252
9253 /* Account for a task changing its policy or group.
9254  *
9255  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9256  * migrates between groups/classes.
9257  */
9258 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9259 {
9260         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9261
9262         for_each_sched_entity(se) {
9263                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9264
9265                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9266                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9267                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9268         }
9269 }
9270
9271 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9272 {
9273         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9274         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9275 #ifndef CONFIG_64BIT
9276         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9277 #endif
9278 #ifdef CONFIG_SMP
9279         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9280         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9281 #endif
9282 }
9283
9284 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9285 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9286 {
9287         detach_task_cfs_rq(p);
9288         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9289
9290 #ifdef CONFIG_SMP
9291         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9292         p->se.avg.last_update_time = 0;
9293 #endif
9294         attach_task_cfs_rq(p);
9295 }
9296
9297 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9298 {
9299         int i;
9300
9301         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9302
9303         for_each_possible_cpu(i) {
9304                 if (tg->cfs_rq)
9305                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9306                 if (tg->se) {
9307                         if (tg->se[i])
9308                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
9309                         kfree(tg->se[i]);
9310                 }
9311         }
9312
9313         kfree(tg->cfs_rq);
9314         kfree(tg->se);
9315 }
9316
9317 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9318 {
9319         struct cfs_rq *cfs_rq;
9320         struct sched_entity *se;
9321         int i;
9322
9323         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9324         if (!tg->cfs_rq)
9325                 goto err;
9326         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9327         if (!tg->se)
9328                 goto err;
9329
9330         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9331
9332         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9333
9334         for_each_possible_cpu(i) {
9335                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9336                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9337                 if (!cfs_rq)
9338                         goto err;
9339
9340                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9341                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9342                 if (!se)
9343                         goto err_free_rq;
9344
9345                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9346                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9347                 init_entity_runnable_average(se);
9348         }
9349
9350         return 1;
9351
9352 err_free_rq:
9353         kfree(cfs_rq);
9354 err:
9355         return 0;
9356 }
9357
9358 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
9359 {
9360         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9361         unsigned long flags;
9362
9363         /*
9364         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9365         * check on_list without danger of it being re-added.
9366         */
9367         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9368                 return;
9369
9370         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9371         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9372         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9373 }
9374
9375 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9376                         struct sched_entity *se, int cpu,
9377                         struct sched_entity *parent)
9378 {
9379         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9380
9381         cfs_rq->tg = tg;
9382         cfs_rq->rq = rq;
9383         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9384
9385         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9386         tg->se[cpu] = se;
9387
9388         /* se could be NULL for root_task_group */
9389         if (!se)
9390                 return;
9391
9392         if (!parent) {
9393                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9394                 se->depth = 0;
9395         } else {
9396                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9397                 se->depth = parent->depth + 1;
9398         }
9399
9400         se->my_q = cfs_rq;
9401         /* guarantee group entities always have weight */
9402         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9403         se->parent = parent;
9404 }
9405
9406 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9407
9408 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9409 {
9410         int i;
9411         unsigned long flags;
9412
9413         /*
9414          * We can't change the weight of the root cgroup.
9415          */
9416         if (!tg->se[0])
9417                 return -EINVAL;
9418
9419         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9420
9421         mutex_lock(&shares_mutex);
9422         if (tg->shares == shares)
9423                 goto done;
9424
9425         tg->shares = shares;
9426         for_each_possible_cpu(i) {
9427                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9428                 struct sched_entity *se;
9429
9430                 se = tg->se[i];
9431                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9432                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9433
9434                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9435                 update_rq_clock(rq);
9436                 for_each_sched_entity(se)
9437                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9438                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9439         }
9440
9441 done:
9442         mutex_unlock(&shares_mutex);
9443         return 0;
9444 }
9445 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9446
9447 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9448
9449 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9450 {
9451         return 1;
9452 }
9453
9454 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9455
9456 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9457
9458
9459 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9460 {
9461         struct sched_entity *se = &task->se;
9462         unsigned int rr_interval = 0;
9463
9464         /*
9465          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9466          * idle runqueue:
9467          */
9468         if (rq->cfs.load.weight)
9469                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9470
9471         return rr_interval;
9472 }
9473
9474 /*
9475  * All the scheduling class methods:
9476  */
9477 const struct sched_class fair_sched_class = {
9478         .next                   = &idle_sched_class,
9479         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9480         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9481         .yield_task             = yield_task_fair,
9482         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9483
9484         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9485
9486         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9487         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9488
9489 #ifdef CONFIG_SMP
9490         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9491         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9492
9493         .rq_online              = rq_online_fair,
9494         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9495
9496         .task_waking            = task_waking_fair,
9497         .task_dead              = task_dead_fair,
9498         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9499 #endif
9500
9501         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9502         .task_tick              = task_tick_fair,
9503         .task_fork              = task_fork_fair,
9504
9505         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9506         .switched_from          = switched_from_fair,
9507         .switched_to            = switched_to_fair,
9508
9509         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9510
9511         .update_curr            = update_curr_fair,
9512
9513 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9514         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9515 #endif
9516 };
9517
9518 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9519 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9520 {
9521         struct cfs_rq *cfs_rq;
9522
9523         rcu_read_lock();
9524         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9525                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9526         rcu_read_unlock();
9527 }
9528
9529 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9530 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9531 {
9532         int node;
9533         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9534
9535         for_each_online_node(node) {
9536                 if (p->numa_faults) {
9537                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9538                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9539                 }
9540                 if (p->numa_group) {
9541                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9542                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9543                 }
9544                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9545         }
9546 }
9547 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9548 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9549
9550 __init void init_sched_fair_class(void)
9551 {
9552 #ifdef CONFIG_SMP
9553         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9554
9555 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9556         nohz.next_balance = jiffies;
9557         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9558         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9559 #endif
9560 #endif /* SMP */
9561
9562 }