Merge branch 'linux-linaro-lsk-v4.4' into linux-linaro-lsk-v4.4-android
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 #else
691 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
692 {
693 }
694 #endif
695
696 /*
697  * Update the current task's runtime statistics.
698  */
699 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
700 {
701         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
702         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
703         u64 delta_exec;
704
705         if (unlikely(!curr))
706                 return;
707
708         delta_exec = now - curr->exec_start;
709         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
710                 return;
711
712         curr->exec_start = now;
713
714         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
715                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
716
717         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
718         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
719
720         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
721         update_min_vruntime(cfs_rq);
722
723         if (entity_is_task(curr)) {
724                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
725
726                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
727                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
728                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
729         }
730
731         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
732 }
733
734 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
735 {
736         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
737 }
738
739 static inline void
740 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
741 {
742         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
743 }
744
745 /*
746  * Task is being enqueued - update stats:
747  */
748 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
749 {
750         /*
751          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
752          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
753          */
754         if (se != cfs_rq->curr)
755                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
756 }
757
758 static void
759 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
760 {
761         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
762                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
763         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
764         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
766 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
767         if (entity_is_task(se)) {
768                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
769                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
770         }
771 #endif
772         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
773 }
774
775 static inline void
776 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
777 {
778         /*
779          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
780          * waiting task:
781          */
782         if (se != cfs_rq->curr)
783                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
784 }
785
786 /*
787  * We are picking a new current task - update its stats:
788  */
789 static inline void
790 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
791 {
792         /*
793          * We are starting a new run period:
794          */
795         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
796 }
797
798 /**************************************************
799  * Scheduling class queueing methods:
800  */
801
802 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
803 /*
804  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
805  * calculated based on the tasks virtual memory size and
806  * numa_balancing_scan_size.
807  */
808 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
810
811 /* Portion of address space to scan in MB */
812 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
813
814 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
815 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
816
817 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
818 {
819         unsigned long rss = 0;
820         unsigned long nr_scan_pages;
821
822         /*
823          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
824          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
825          * on resident pages
826          */
827         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
828         rss = get_mm_rss(p->mm);
829         if (!rss)
830                 rss = nr_scan_pages;
831
832         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
833         return rss / nr_scan_pages;
834 }
835
836 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
837 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
838
839 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
840 {
841         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
842         unsigned int scan, floor;
843         unsigned int windows = 1;
844
845         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
846                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
847         floor = 1000 / windows;
848
849         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
850         return max_t(unsigned int, floor, scan);
851 }
852
853 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
854 {
855         unsigned int smin = task_scan_min(p);
856         unsigned int smax;
857
858         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
859         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
860         return max(smin, smax);
861 }
862
863 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
864 {
865         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
866         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
867 }
868
869 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
870 {
871         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
872         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
873 }
874
875 struct numa_group {
876         atomic_t refcount;
877
878         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
879         int nr_tasks;
880         pid_t gid;
881
882         struct rcu_head rcu;
883         nodemask_t active_nodes;
884         unsigned long total_faults;
885         /*
886          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
887          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
888          * more by CPU use than by memory faults.
889          */
890         unsigned long *faults_cpu;
891         unsigned long faults[0];
892 };
893
894 /* Shared or private faults. */
895 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
896
897 /* Memory and CPU locality */
898 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
899
900 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
901 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
902
903 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
904 {
905         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
906 }
907
908 /*
909  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
910  * occupy the first half of the array. The second half of the
911  * array is for current counters, which are averaged into the
912  * first set by task_numa_placement.
913  */
914 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
915 {
916         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
917 }
918
919 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
920 {
921         if (!p->numa_faults)
922                 return 0;
923
924         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
925                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
926 }
927
928 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
929 {
930         if (!p->numa_group)
931                 return 0;
932
933         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
934                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
935 }
936
937 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
938 {
939         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
940                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
941 }
942
943 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
944 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
945                                         int maxdist, bool task)
946 {
947         unsigned long score = 0;
948         int node;
949
950         /*
951          * All nodes are directly connected, and the same distance
952          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
953          */
954         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
955                 return 0;
956
957         /*
958          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
959          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
960          */
961         for_each_online_node(node) {
962                 unsigned long faults;
963                 int dist = node_distance(nid, node);
964
965                 /*
966                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
967                  * for placement; nid was already counted.
968                  */
969                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
970                         continue;
971
972                 /*
973                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
974                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
975                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
976                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
977                  * of each group. Skip other nodes.
978                  */
979                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
980                                         dist > maxdist)
981                         continue;
982
983                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
984                 if (task)
985                         faults = task_faults(p, node);
986                 else
987                         faults = group_faults(p, node);
988
989                 /*
990                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
991                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
992                  * directly connected bounce traffic through intermediate
993                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
994                  * The further away a node is, the less the faults count.
995                  * This seems to result in good task placement.
996                  */
997                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
998                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
999                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1000                 }
1001
1002                 score += faults;
1003         }
1004
1005         return score;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1010  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1011  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1012  * evenly spread out between numa nodes.
1013  */
1014 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1015                                         int dist)
1016 {
1017         unsigned long faults, total_faults;
1018
1019         if (!p->numa_faults)
1020                 return 0;
1021
1022         total_faults = p->total_numa_faults;
1023
1024         if (!total_faults)
1025                 return 0;
1026
1027         faults = task_faults(p, nid);
1028         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1029
1030         return 1000 * faults / total_faults;
1031 }
1032
1033 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1034                                          int dist)
1035 {
1036         unsigned long faults, total_faults;
1037
1038         if (!p->numa_group)
1039                 return 0;
1040
1041         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1042
1043         if (!total_faults)
1044                 return 0;
1045
1046         faults = group_faults(p, nid);
1047         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1048
1049         return 1000 * faults / total_faults;
1050 }
1051
1052 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1053                                 int src_nid, int dst_cpu)
1054 {
1055         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1056         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1057         int last_cpupid, this_cpupid;
1058
1059         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1060
1061         /*
1062          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1063          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1064          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1065          *
1066          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1067          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1068          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1069          *
1070          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1071          * same result twice in a row, given these samples are fully
1072          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1073          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1074          *
1075          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1076          * act on an unlikely task<->page relation.
1077          */
1078         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1079         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1080                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1081                 return false;
1082
1083         /* Always allow migrate on private faults */
1084         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1085                 return true;
1086
1087         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1088         if (!ng)
1089                 return true;
1090
1091         /*
1092          * Do not migrate if the destination is not a node that
1093          * is actively used by this numa group.
1094          */
1095         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1096                 return false;
1097
1098         /*
1099          * Source is a node that is not actively used by this
1100          * numa group, while the destination is. Migrate.
1101          */
1102         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1103                 return true;
1104
1105         /*
1106          * Both source and destination are nodes in active
1107          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1108          * by migrating from more heavily used groups, to less
1109          * heavily used ones, spreading the load around.
1110          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1111          */
1112         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1113 }
1114
1115 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1116 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1117 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1119 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1120
1121 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1122 struct numa_stats {
1123         unsigned long nr_running;
1124         unsigned long load;
1125
1126         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1127         unsigned long compute_capacity;
1128
1129         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1130         unsigned long task_capacity;
1131         int has_free_capacity;
1132 };
1133
1134 /*
1135  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1136  */
1137 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1138 {
1139         int smt, cpu, cpus = 0;
1140         unsigned long capacity;
1141
1142         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1143         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1144                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1145
1146                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1147                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1148                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1149
1150                 cpus++;
1151         }
1152
1153         /*
1154          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1155          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1156          * not find this node attractive.
1157          *
1158          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1159          * imbalance and bail there.
1160          */
1161         if (!cpus)
1162                 return;
1163
1164         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1165         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1166         capacity = cpus / smt; /* cores */
1167
1168         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1169                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1170         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1171 }
1172
1173 struct task_numa_env {
1174         struct task_struct *p;
1175
1176         int src_cpu, src_nid;
1177         int dst_cpu, dst_nid;
1178
1179         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1180
1181         int imbalance_pct;
1182         int dist;
1183
1184         struct task_struct *best_task;
1185         long best_imp;
1186         int best_cpu;
1187 };
1188
1189 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1190                              struct task_struct *p, long imp)
1191 {
1192         if (env->best_task)
1193                 put_task_struct(env->best_task);
1194         if (p)
1195                 get_task_struct(p);
1196
1197         env->best_task = p;
1198         env->best_imp = imp;
1199         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1200 }
1201
1202 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1203                                 struct task_numa_env *env)
1204 {
1205         long imb, old_imb;
1206         long orig_src_load, orig_dst_load;
1207         long src_capacity, dst_capacity;
1208
1209         /*
1210          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1211          *
1212          * src_load        dst_load
1213          * ------------ vs ---------
1214          * src_capacity    dst_capacity
1215          */
1216         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1217         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1218
1219         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1220         if (dst_load < src_load)
1221                 swap(dst_load, src_load);
1222
1223         /* Is the difference below the threshold? */
1224         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1225               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1226         if (imb <= 0)
1227                 return false;
1228
1229         /*
1230          * The imbalance is above the allowed threshold.
1231          * Compare it with the old imbalance.
1232          */
1233         orig_src_load = env->src_stats.load;
1234         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1235
1236         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1237                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1238
1239         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1240                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1241
1242         /* Would this change make things worse? */
1243         return (imb > old_imb);
1244 }
1245
1246 /*
1247  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1248  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1249  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1250  * be exchanged with the source task
1251  */
1252 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1253                               long taskimp, long groupimp)
1254 {
1255         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1256         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1257         struct task_struct *cur;
1258         long src_load, dst_load;
1259         long load;
1260         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1261         long moveimp = imp;
1262         int dist = env->dist;
1263
1264         rcu_read_lock();
1265
1266         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1267         cur = dst_rq->curr;
1268         /*
1269          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1270          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1271          * is safe under RCU read lock.
1272          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1273          * put_task_struct() after the last schedule().
1274          */
1275         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1276                 cur = NULL;
1277         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1278
1279         /*
1280          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1281          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1282          */
1283         if (cur == env->p)
1284                 goto unlock;
1285
1286         /*
1287          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1288          * source and destination node. Calculate the total differential for
1289          * the source task and potential destination task. The more negative
1290          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1291          * be incurred if the tasks were swapped.
1292          */
1293         if (cur) {
1294                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1295                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1296                         goto unlock;
1297
1298                 /*
1299                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1300                  * in any group then look only at task weights.
1301                  */
1302                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1303                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1304                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1305                         /*
1306                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1307                          * tasks within a group over tiny differences.
1308                          */
1309                         if (cur->numa_group)
1310                                 imp -= imp/16;
1311                 } else {
1312                         /*
1313                          * Compare the group weights. If a task is all by
1314                          * itself (not part of a group), use the task weight
1315                          * instead.
1316                          */
1317                         if (cur->numa_group)
1318                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1319                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1320                         else
1321                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1322                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1323                 }
1324         }
1325
1326         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1327                 goto unlock;
1328
1329         if (!cur) {
1330                 /* Is there capacity at our destination? */
1331                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1332                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1333                         goto unlock;
1334
1335                 goto balance;
1336         }
1337
1338         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1339         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1340                         dst_rq->nr_running == 1)
1341                 goto assign;
1342
1343         /*
1344          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1345          */
1346 balance:
1347         load = task_h_load(env->p);
1348         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1349         src_load = env->src_stats.load - load;
1350
1351         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1352                 /*
1353                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1354                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1355                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1356                  * so an actually idle CPU will win.
1357                  */
1358                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1359                         imp = moveimp - 1;
1360                         cur = NULL;
1361                         goto assign;
1362                 }
1363         }
1364
1365         if (imp <= env->best_imp)
1366                 goto unlock;
1367
1368         if (cur) {
1369                 load = task_h_load(cur);
1370                 dst_load -= load;
1371                 src_load += load;
1372         }
1373
1374         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1375                 goto unlock;
1376
1377         /*
1378          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1379          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1380          */
1381         if (!cur)
1382                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1383
1384 assign:
1385         task_numa_assign(env, cur, imp);
1386 unlock:
1387         rcu_read_unlock();
1388 }
1389
1390 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1391                                 long taskimp, long groupimp)
1392 {
1393         int cpu;
1394
1395         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1396                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1397                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1398                         continue;
1399
1400                 env->dst_cpu = cpu;
1401                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1402         }
1403 }
1404
1405 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1406 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1407 {
1408         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1409         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1410
1411         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1412                 return false;
1413
1414         /*
1415          * Only consider a task move if the source has a higher load
1416          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1417          *
1418          *      src->load                dst->load
1419          * --------------------- vs ---------------------
1420          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1421          */
1422         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1423
1424             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1425                 return true;
1426
1427         return false;
1428 }
1429
1430 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1431 {
1432         struct task_numa_env env = {
1433                 .p = p,
1434
1435                 .src_cpu = task_cpu(p),
1436                 .src_nid = task_node(p),
1437
1438                 .imbalance_pct = 112,
1439
1440                 .best_task = NULL,
1441                 .best_imp = 0,
1442                 .best_cpu = -1
1443         };
1444         struct sched_domain *sd;
1445         unsigned long taskweight, groupweight;
1446         int nid, ret, dist;
1447         long taskimp, groupimp;
1448
1449         /*
1450          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1451          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1452          *
1453          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1454          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1455          * to satisfy here.
1456          */
1457         rcu_read_lock();
1458         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1459         if (sd)
1460                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1461         rcu_read_unlock();
1462
1463         /*
1464          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1465          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1466          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1467          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1468          */
1469         if (unlikely(!sd)) {
1470                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1471                 return -EINVAL;
1472         }
1473
1474         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1475         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1476         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1477         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1479         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1480         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1481         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1482
1483         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1484         if (numa_has_capacity(&env))
1485                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1486
1487         /*
1488          * Look at other nodes in these cases:
1489          * - there is no space available on the preferred_nid
1490          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1491          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1492          *   we need to check other locations.
1493          */
1494         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1495                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1496                 for_each_online_node(nid) {
1497                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1498                                 continue;
1499
1500                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1501                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1502                                                 dist != env.dist) {
1503                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1504                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                         }
1506
1507                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1508                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1509                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1510                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1511                                 continue;
1512
1513                         env.dist = dist;
1514                         env.dst_nid = nid;
1515                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1516                         if (numa_has_capacity(&env))
1517                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1518                 }
1519         }
1520
1521         /*
1522          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1523          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1524          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1525          * settle down.
1526          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1527          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1528          */
1529         if (p->numa_group) {
1530                 if (env.best_cpu == -1)
1531                         nid = env.src_nid;
1532                 else
1533                         nid = env.dst_nid;
1534
1535                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1536                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1537         }
1538
1539         /* No better CPU than the current one was found. */
1540         if (env.best_cpu == -1)
1541                 return -EAGAIN;
1542
1543         /*
1544          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1545          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1546          */
1547         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1548
1549         if (env.best_task == NULL) {
1550                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1551                 if (ret != 0)
1552                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1553                 return ret;
1554         }
1555
1556         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1557         if (ret != 0)
1558                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1559         put_task_struct(env.best_task);
1560         return ret;
1561 }
1562
1563 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1564 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1565 {
1566         unsigned long interval = HZ;
1567
1568         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1569         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1570                 return;
1571
1572         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1573         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1574         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1575
1576         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1577         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1578                 return;
1579
1580         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1581         task_numa_migrate(p);
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1586  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1587  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1588  * located.
1589  *
1590  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1591  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1592  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1593  * only removed when they drop below 3/16.
1594  */
1595 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1596 {
1597         unsigned long faults, max_faults = 0;
1598         int nid;
1599
1600         for_each_online_node(nid) {
1601                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1602                 if (faults > max_faults)
1603                         max_faults = faults;
1604         }
1605
1606         for_each_online_node(nid) {
1607                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1608                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1609                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1610                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1611                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1612                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1613         }
1614 }
1615
1616 /*
1617  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1618  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1619  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1620  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1621  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1622  */
1623 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1624 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1625
1626 /*
1627  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1628  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1629  * the page accesses are shared with other processes.
1630  * Otherwise, decrease the scan period.
1631  */
1632 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1633                         unsigned long shared, unsigned long private)
1634 {
1635         unsigned int period_slot;
1636         int ratio;
1637         int diff;
1638
1639         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1640         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1641
1642         /*
1643          * If there were no record hinting faults then either the task is
1644          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1645          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1646          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1647          * node is overloaded. In either case, scan slower
1648          */
1649         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1650                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1651                         p->numa_scan_period << 1);
1652
1653                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1654                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1655
1656                 return;
1657         }
1658
1659         /*
1660          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1661          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1662          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1663          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1664          */
1665         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1666         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1667         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1668                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1669                 if (!slot)
1670                         slot = 1;
1671                 diff = slot * period_slot;
1672         } else {
1673                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1674
1675                 /*
1676                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1677                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1678                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1679                  * speaking the intent is that there is little point
1680                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1681                  * simply bounce migrations uselessly
1682                  */
1683                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1684                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1685         }
1686
1687         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1688                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1689         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1690 }
1691
1692 /*
1693  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1694  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1695  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1696  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1697  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1698  */
1699 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1700 {
1701         u64 runtime, delta, now;
1702         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1703         now = p->se.exec_start;
1704         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1705
1706         if (p->last_task_numa_placement) {
1707                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1708                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1709         } else {
1710                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1711                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1712         }
1713
1714         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1715         p->last_task_numa_placement = now;
1716
1717         return delta;
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1722  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1723  * otherwise workloads might not converge.
1724  */
1725 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1726 {
1727         nodemask_t nodes;
1728         int dist;
1729
1730         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1731         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1732                 return nid;
1733
1734         /*
1735          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1736          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1737          * both the node itself, and on nearby nodes.
1738          */
1739         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1740                 unsigned long score, max_score = 0;
1741                 int node, max_node = nid;
1742
1743                 dist = sched_max_numa_distance;
1744
1745                 for_each_online_node(node) {
1746                         score = group_weight(p, node, dist);
1747                         if (score > max_score) {
1748                                 max_score = score;
1749                                 max_node = node;
1750                         }
1751                 }
1752                 return max_node;
1753         }
1754
1755         /*
1756          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1757          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1758          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1759          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1760          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1761          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1762          * keep the complexity of the search down.
1763          */
1764         nodes = node_online_map;
1765         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1766                 unsigned long max_faults = 0;
1767                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1768                 int a, b;
1769
1770                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1771                 if (!find_numa_distance(dist))
1772                         continue;
1773
1774                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1775                         unsigned long faults = 0;
1776                         nodemask_t this_group;
1777                         nodes_clear(this_group);
1778
1779                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1780                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1781                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1782                                         faults += group_faults(p, b);
1783                                         node_set(b, this_group);
1784                                         node_clear(b, nodes);
1785                                 }
1786                         }
1787
1788                         /* Remember the top group. */
1789                         if (faults > max_faults) {
1790                                 max_faults = faults;
1791                                 max_group = this_group;
1792                                 /*
1793                                  * subtle: at the smallest distance there is
1794                                  * just one node left in each "group", the
1795                                  * winner is the preferred nid.
1796                                  */
1797                                 nid = a;
1798                         }
1799                 }
1800                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1801                 if (!max_faults)
1802                         break;
1803                 nodes = max_group;
1804         }
1805         return nid;
1806 }
1807
1808 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1809 {
1810         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1811         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1812         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1813         unsigned long total_faults;
1814         u64 runtime, period;
1815         spinlock_t *group_lock = NULL;
1816
1817         /*
1818          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1819          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1820          * that the field is read in a single access:
1821          */
1822         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1823         if (p->numa_scan_seq == seq)
1824                 return;
1825         p->numa_scan_seq = seq;
1826         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1827
1828         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1829                        p->numa_faults_locality[1];
1830         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1831
1832         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1833         if (p->numa_group) {
1834                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1835                 spin_lock_irq(group_lock);
1836         }
1837
1838         /* Find the node with the highest number of faults */
1839         for_each_online_node(nid) {
1840                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1841                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1842                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1843                 int priv;
1844
1845                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1846                         long diff, f_diff, f_weight;
1847
1848                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1849                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1850                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1851                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1852
1853                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1854                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1855                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1856                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1857
1858                         /*
1859                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1860                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1861                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1862                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1863                          * faults are less important.
1864                          */
1865                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1866                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1867                                    (total_faults + 1);
1868                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1869                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1870
1871                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1872                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1873                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1874                         p->total_numa_faults += diff;
1875                         if (p->numa_group) {
1876                                 /*
1877                                  * safe because we can only change our own group
1878                                  *
1879                                  * mem_idx represents the offset for a given
1880                                  * nid and priv in a specific region because it
1881                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1882                                  */
1883                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1884                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1885                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1886                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1887                         }
1888                 }
1889
1890                 if (faults > max_faults) {
1891                         max_faults = faults;
1892                         max_nid = nid;
1893                 }
1894
1895                 if (group_faults > max_group_faults) {
1896                         max_group_faults = group_faults;
1897                         max_group_nid = nid;
1898                 }
1899         }
1900
1901         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1902
1903         if (p->numa_group) {
1904                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1905                 spin_unlock_irq(group_lock);
1906                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1907         }
1908
1909         if (max_faults) {
1910                 /* Set the new preferred node */
1911                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1912                         sched_setnuma(p, max_nid);
1913
1914                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1915                         numa_migrate_preferred(p);
1916         }
1917 }
1918
1919 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1920 {
1921         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1922 }
1923
1924 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1925 {
1926         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1927                 kfree_rcu(grp, rcu);
1928 }
1929
1930 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1931                         int *priv)
1932 {
1933         struct numa_group *grp, *my_grp;
1934         struct task_struct *tsk;
1935         bool join = false;
1936         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1937         int i;
1938
1939         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1940                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1941                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1942
1943                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1944                 if (!grp)
1945                         return;
1946
1947                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1948                 spin_lock_init(&grp->lock);
1949                 grp->gid = p->pid;
1950                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1951                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1952                                                 nr_node_ids;
1953
1954                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1955
1956                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1957                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1958
1959                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1960
1961                 grp->nr_tasks++;
1962                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1963         }
1964
1965         rcu_read_lock();
1966         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1967
1968         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1969                 goto no_join;
1970
1971         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1972         if (!grp)
1973                 goto no_join;
1974
1975         my_grp = p->numa_group;
1976         if (grp == my_grp)
1977                 goto no_join;
1978
1979         /*
1980          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1981          * the other task will join us.
1982          */
1983         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1984                 goto no_join;
1985
1986         /*
1987          * Tie-break on the grp address.
1988          */
1989         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1990                 goto no_join;
1991
1992         /* Always join threads in the same process. */
1993         if (tsk->mm == current->mm)
1994                 join = true;
1995
1996         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1997         if (flags & TNF_SHARED)
1998                 join = true;
1999
2000         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2001         *priv = !join;
2002
2003         if (join && !get_numa_group(grp))
2004                 goto no_join;
2005
2006         rcu_read_unlock();
2007
2008         if (!join)
2009                 return;
2010
2011         BUG_ON(irqs_disabled());
2012         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2013
2014         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2015                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2016                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2017         }
2018         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2019         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2020
2021         my_grp->nr_tasks--;
2022         grp->nr_tasks++;
2023
2024         spin_unlock(&my_grp->lock);
2025         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2026
2027         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2028
2029         put_numa_group(my_grp);
2030         return;
2031
2032 no_join:
2033         rcu_read_unlock();
2034         return;
2035 }
2036
2037 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2038 {
2039         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2040         void *numa_faults = p->numa_faults;
2041         unsigned long flags;
2042         int i;
2043
2044         if (grp) {
2045                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2046                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2047                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2048                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2049
2050                 grp->nr_tasks--;
2051                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2052                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2053                 put_numa_group(grp);
2054         }
2055
2056         p->numa_faults = NULL;
2057         kfree(numa_faults);
2058 }
2059
2060 /*
2061  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2062  */
2063 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2064 {
2065         struct task_struct *p = current;
2066         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2067         int cpu_node = task_node(current);
2068         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2069         int priv;
2070
2071         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2072                 return;
2073
2074         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2075         if (!p->mm)
2076                 return;
2077
2078         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2079         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2080                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2081                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2082
2083                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2084                 if (!p->numa_faults)
2085                         return;
2086
2087                 p->total_numa_faults = 0;
2088                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2089         }
2090
2091         /*
2092          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2093          * to be private if the accessing pid has not changed
2094          */
2095         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2096                 priv = 1;
2097         } else {
2098                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2099                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2100                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2101         }
2102
2103         /*
2104          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2105          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2106          * actively using should be counted as local. This allows the
2107          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2108          */
2109         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2110                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2111                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2112                 local = 1;
2113
2114         task_numa_placement(p);
2115
2116         /*
2117          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2118          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2119          */
2120         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2121                 numa_migrate_preferred(p);
2122
2123         if (migrated)
2124                 p->numa_pages_migrated += pages;
2125         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2126                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2127
2128         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2131 }
2132
2133 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2134 {
2135         /*
2136          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2137          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2138          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2139          * much of an issue though, since this is just used for
2140          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2141          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2142          */
2143         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2144         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2145 }
2146
2147 /*
2148  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2149  * Triggered from task_tick_numa().
2150  */
2151 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2152 {
2153         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2154         struct task_struct *p = current;
2155         struct mm_struct *mm = p->mm;
2156         struct vm_area_struct *vma;
2157         unsigned long start, end;
2158         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2159         long pages, virtpages;
2160
2161         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2162
2163         work->next = work; /* protect against double add */
2164         /*
2165          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2166          *
2167          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2168          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2169          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2170          * work.
2171          */
2172         if (p->flags & PF_EXITING)
2173                 return;
2174
2175         if (!mm->numa_next_scan) {
2176                 mm->numa_next_scan = now +
2177                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2178         }
2179
2180         /*
2181          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2182          */
2183         migrate = mm->numa_next_scan;
2184         if (time_before(now, migrate))
2185                 return;
2186
2187         if (p->numa_scan_period == 0) {
2188                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2189                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2190         }
2191
2192         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2193         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2194                 return;
2195
2196         /*
2197          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2198          * the next time around.
2199          */
2200         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2201
2202         start = mm->numa_scan_offset;
2203         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2204         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2205         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2206         if (!pages)
2207                 return;
2208
2209
2210         down_read(&mm->mmap_sem);
2211         vma = find_vma(mm, start);
2212         if (!vma) {
2213                 reset_ptenuma_scan(p);
2214                 start = 0;
2215                 vma = mm->mmap;
2216         }
2217         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2218                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2219                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2220                         continue;
2221                 }
2222
2223                 /*
2224                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2225                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2226                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2227                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2228                  */
2229                 if (!vma->vm_mm ||
2230                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2231                         continue;
2232
2233                 /*
2234                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2235                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2236                  */
2237                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2238                         continue;
2239
2240                 do {
2241                         start = max(start, vma->vm_start);
2242                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2243                         end = min(end, vma->vm_end);
2244                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2245
2246                         /*
2247                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2248                          * hpages that have at least one present PTE that
2249                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2250                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2251                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2252                          * areas faster.
2253                          */
2254                         if (nr_pte_updates)
2255                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2256                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2257
2258                         start = end;
2259                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2260                                 goto out;
2261
2262                         cond_resched();
2263                 } while (end != vma->vm_end);
2264         }
2265
2266 out:
2267         /*
2268          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2269          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2270          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2271          * scanner to the start so check it now.
2272          */
2273         if (vma)
2274                 mm->numa_scan_offset = start;
2275         else
2276                 reset_ptenuma_scan(p);
2277         up_read(&mm->mmap_sem);
2278 }
2279
2280 /*
2281  * Drive the periodic memory faults..
2282  */
2283 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2284 {
2285         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2286         u64 period, now;
2287
2288         /*
2289          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2290          */
2291         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2292                 return;
2293
2294         /*
2295          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2296          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2297          * task needs to have done some actual work before we bother with
2298          * NUMA placement.
2299          */
2300         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2301         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2302
2303         if (now > curr->node_stamp + period) {
2304                 if (!curr->node_stamp)
2305                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2306                 curr->node_stamp += period;
2307
2308                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2309                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2310                         task_work_add(curr, work, true);
2311                 }
2312         }
2313 }
2314 #else
2315 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2316 {
2317 }
2318
2319 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2320 {
2321 }
2322
2323 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2324 {
2325 }
2326 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2327
2328 static void
2329 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2330 {
2331         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2332         if (!parent_entity(se))
2333                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2334 #ifdef CONFIG_SMP
2335         if (entity_is_task(se)) {
2336                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2337
2338                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2339                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2340         }
2341 #endif
2342         cfs_rq->nr_running++;
2343 }
2344
2345 static void
2346 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2347 {
2348         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2349         if (!parent_entity(se))
2350                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2351         if (entity_is_task(se)) {
2352                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2353                 list_del_init(&se->group_node);
2354         }
2355         cfs_rq->nr_running--;
2356 }
2357
2358 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2359 # ifdef CONFIG_SMP
2360 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2361 {
2362         long tg_weight;
2363
2364         /*
2365          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2366          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2367          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2368          */
2369         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2370         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2371         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2372
2373         return tg_weight;
2374 }
2375
2376 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2377 {
2378         long tg_weight, load, shares;
2379
2380         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2381         load = cfs_rq->load.weight;
2382
2383         shares = (tg->shares * load);
2384         if (tg_weight)
2385                 shares /= tg_weight;
2386
2387         if (shares < MIN_SHARES)
2388                 shares = MIN_SHARES;
2389         if (shares > tg->shares)
2390                 shares = tg->shares;
2391
2392         return shares;
2393 }
2394 # else /* CONFIG_SMP */
2395 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2396 {
2397         return tg->shares;
2398 }
2399 # endif /* CONFIG_SMP */
2400 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2401                             unsigned long weight)
2402 {
2403         if (se->on_rq) {
2404                 /* commit outstanding execution time */
2405                 if (cfs_rq->curr == se)
2406                         update_curr(cfs_rq);
2407                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2408         }
2409
2410         update_load_set(&se->load, weight);
2411
2412         if (se->on_rq)
2413                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2414 }
2415
2416 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2417
2418 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2419 {
2420         struct task_group *tg;
2421         struct sched_entity *se;
2422         long shares;
2423
2424         tg = cfs_rq->tg;
2425         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2426         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2427                 return;
2428 #ifndef CONFIG_SMP
2429         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2430                 return;
2431 #endif
2432         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2433
2434         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2435 }
2436 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2437 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2438 {
2439 }
2440 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2441
2442 #ifdef CONFIG_SMP
2443 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2444 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2445         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2446         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2447         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2448         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2449         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2450         0x85aac367, 0x82cd8698,
2451 };
2452
2453 /*
2454  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2455  * over-estimates when re-combining.
2456  */
2457 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2458             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2459          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2460         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2461 };
2462
2463 /*
2464  * Approximate:
2465  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2466  */
2467 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2468 {
2469         unsigned int local_n;
2470
2471         if (!n)
2472                 return val;
2473         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2474                 return 0;
2475
2476         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2477         local_n = n;
2478
2479         /*
2480          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2481          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2482          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2483          *
2484          * To achieve constant time decay_load.
2485          */
2486         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2487                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2488                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2489         }
2490
2491         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2492         return val;
2493 }
2494
2495 /*
2496  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2497  * average will be: \Sum 1024*y^n
2498  *
2499  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2500  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2501  */
2502 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2503 {
2504         u32 contrib = 0;
2505
2506         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2507                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2508         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2509                 return LOAD_AVG_MAX;
2510
2511         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2512         do {
2513                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2514                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2515
2516                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2517         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2518
2519         contrib = decay_load(contrib, n);
2520         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2521 }
2522
2523 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2524 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2525 #endif
2526
2527 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2528
2529 /*
2530  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2531  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2532  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2533  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2534  *
2535  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2536  *      p0            p1           p2
2537  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2538  *
2539  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2540  *
2541  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2542  * following representation of historical load:
2543  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2544  *
2545  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2546  *   y^32 = 0.5
2547  *
2548  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2549  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2550  * (u_0).
2551  *
2552  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2553  * sum again by y is sufficient to update:
2554  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2555  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2556  */
2557 static __always_inline int
2558 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2559                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2560 {
2561         u64 delta, scaled_delta, periods;
2562         u32 contrib;
2563         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2564         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2565
2566         delta = now - sa->last_update_time;
2567         /*
2568          * This should only happen when time goes backwards, which it
2569          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2570          */
2571         if ((s64)delta < 0) {
2572                 sa->last_update_time = now;
2573                 return 0;
2574         }
2575
2576         /*
2577          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2578          * approximation of 1us and fast to compute.
2579          */
2580         delta >>= 10;
2581         if (!delta)
2582                 return 0;
2583         sa->last_update_time = now;
2584
2585         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2586         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2587
2588         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2589         delta_w = sa->period_contrib;
2590         if (delta + delta_w >= 1024) {
2591                 decayed = 1;
2592
2593                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2594                 sa->period_contrib = 0;
2595
2596                 /*
2597                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2598                  * out how much from delta we need to complete the current
2599                  * period and accrue it.
2600                  */
2601                 delta_w = 1024 - delta_w;
2602                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2603                 if (weight) {
2604                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2605                         if (cfs_rq) {
2606                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2607                                                 weight * scaled_delta_w;
2608                         }
2609                 }
2610                 if (running)
2611                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2612
2613                 delta -= delta_w;
2614
2615                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2616                 periods = delta / 1024;
2617                 delta %= 1024;
2618
2619                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2620                 if (cfs_rq) {
2621                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2622                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2623                 }
2624                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2625
2626                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2627                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2628                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2629                 if (weight) {
2630                         sa->load_sum += weight * contrib;
2631                         if (cfs_rq)
2632                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2633                 }
2634                 if (running)
2635                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2636         }
2637
2638         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2639         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2640         if (weight) {
2641                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2642                 if (cfs_rq)
2643                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2644         }
2645         if (running)
2646                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2647
2648         sa->period_contrib += delta;
2649
2650         if (decayed) {
2651                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2652                 if (cfs_rq) {
2653                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2654                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2655                 }
2656                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2657         }
2658
2659         return decayed;
2660 }
2661
2662 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2663 /*
2664  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2665  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2666  */
2667 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2668 {
2669         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2670
2671         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2672                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2673                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2674         }
2675 }
2676
2677 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2678 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2679 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2680
2681 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2682
2683 /*
2684  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2685  *
2686  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2687  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2688  * values.
2689  */
2690 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2691         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2692         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2693         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2694         res = var - val;                                        \
2695         if (res > var)                                          \
2696                 res = 0;                                        \
2697         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2698 } while (0)
2699
2700 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2701 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2702 {
2703         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2704         int decayed, removed = 0;
2705
2706         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2707                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2708                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2709                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2710                 removed = 1;
2711         }
2712
2713         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2714                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2715                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2716                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2717         }
2718
2719         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2720                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2721
2722 #ifndef CONFIG_64BIT
2723         smp_wmb();
2724         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2725 #endif
2726
2727         return decayed || removed;
2728 }
2729
2730 /* Update task and its cfs_rq load average */
2731 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2732 {
2733         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2734         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2735         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2736
2737         /*
2738          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2739          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2740          */
2741         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2742                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2743                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2744
2745         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2746                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2747 }
2748
2749 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2750 {
2751         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2752                 goto skip_aging;
2753
2754         /*
2755          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2756          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2757          */
2758         if (se->avg.last_update_time) {
2759                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2760                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2761
2762                 /*
2763                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2764                  * absent from the fair class for too long.
2765                  */
2766         }
2767
2768 skip_aging:
2769         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2770         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2771         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2772         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2773         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2774 }
2775
2776 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2777 {
2778         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2779                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2780                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2781
2782         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2783         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2784         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2785         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2786 }
2787
2788 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2789 static inline void
2790 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2791 {
2792         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2793         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2794         int migrated, decayed;
2795
2796         migrated = !sa->last_update_time;
2797         if (!migrated) {
2798                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2799                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2800                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2801         }
2802
2803         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2804
2805         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2806         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2807
2808         if (migrated)
2809                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2810
2811         if (decayed || migrated)
2812                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2813 }
2814
2815 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2816 static inline void
2817 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2818 {
2819         update_load_avg(se, 1);
2820
2821         cfs_rq->runnable_load_avg =
2822                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2823         cfs_rq->runnable_load_sum =
2824                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2825 }
2826
2827 /*
2828  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2829  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2830  */
2831 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2832 {
2833         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2834         u64 last_update_time;
2835
2836 #ifndef CONFIG_64BIT
2837         u64 last_update_time_copy;
2838
2839         do {
2840                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2841                 smp_rmb();
2842                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2843         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2844 #else
2845         last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2846 #endif
2847
2848         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2849         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2850         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2851 }
2852
2853 /*
2854  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2855  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2856  * be the only way to update the runnable statistic.
2857  */
2858 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2859 {
2860 }
2861
2862 /*
2863  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2864  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2865  * be the only way to update the runnable statistic.
2866  */
2867 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2868 {
2869 }
2870
2871 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2872 {
2873         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2874 }
2875
2876 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2877 {
2878         return cfs_rq->avg.load_avg;
2879 }
2880
2881 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2882
2883 #else /* CONFIG_SMP */
2884
2885 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2886 static inline void
2887 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2888 static inline void
2889 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2890 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2891
2892 static inline void
2893 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2894 static inline void
2895 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2896
2897 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2898 {
2899         return 0;
2900 }
2901
2902 #endif /* CONFIG_SMP */
2903
2904 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2905 {
2906 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2907         struct task_struct *tsk = NULL;
2908
2909         if (entity_is_task(se))
2910                 tsk = task_of(se);
2911
2912         if (se->statistics.sleep_start) {
2913                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2914
2915                 if ((s64)delta < 0)
2916                         delta = 0;
2917
2918                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2919                         se->statistics.sleep_max = delta;
2920
2921                 se->statistics.sleep_start = 0;
2922                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2923
2924                 if (tsk) {
2925                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2926                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2927                 }
2928         }
2929         if (se->statistics.block_start) {
2930                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2931
2932                 if ((s64)delta < 0)
2933                         delta = 0;
2934
2935                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2936                         se->statistics.block_max = delta;
2937
2938                 se->statistics.block_start = 0;
2939                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2940
2941                 if (tsk) {
2942                         if (tsk->in_iowait) {
2943                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2944                                 se->statistics.iowait_count++;
2945                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2946                         }
2947
2948                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2949                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2950
2951                         /*
2952                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2953                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2954                          * amount of time that the task spent sleeping:
2955                          */
2956                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2957                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2958                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2959                                                 delta >> 20);
2960                         }
2961                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2962                 }
2963         }
2964 #endif
2965 }
2966
2967 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2968 {
2969 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2970         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2971
2972         if (d < 0)
2973                 d = -d;
2974
2975         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2976                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2977 #endif
2978 }
2979
2980 static void
2981 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2982 {
2983         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2984
2985         /*
2986          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2987          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2988          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2989          * stays open at the end.
2990          */
2991         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2992                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2993
2994         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2995         if (!initial) {
2996                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2997
2998                 /*
2999                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3000                  * for a gentler effect of sleepers:
3001                  */
3002                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3003                         thresh >>= 1;
3004
3005                 vruntime -= thresh;
3006         }
3007
3008         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3009         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3010 }
3011
3012 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3013
3014 static void
3015 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3016 {
3017         /*
3018          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3019          * through calling update_curr().
3020          */
3021         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3022                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3023
3024         /*
3025          * Update run-time statistics of the 'current'.
3026          */
3027         update_curr(cfs_rq);
3028         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3029         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3030         update_cfs_shares(cfs_rq);
3031
3032         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3033                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3034                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3035         }
3036
3037         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3038         check_spread(cfs_rq, se);
3039         if (se != cfs_rq->curr)
3040                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3041         se->on_rq = 1;
3042
3043         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3044                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3045                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3046         }
3047 }
3048
3049 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3050 {
3051         for_each_sched_entity(se) {
3052                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3053                 if (cfs_rq->last != se)
3054                         break;
3055
3056                 cfs_rq->last = NULL;
3057         }
3058 }
3059
3060 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3061 {
3062         for_each_sched_entity(se) {
3063                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3064                 if (cfs_rq->next != se)
3065                         break;
3066
3067                 cfs_rq->next = NULL;
3068         }
3069 }
3070
3071 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3072 {
3073         for_each_sched_entity(se) {
3074                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3075                 if (cfs_rq->skip != se)
3076                         break;
3077
3078                 cfs_rq->skip = NULL;
3079         }
3080 }
3081
3082 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3083 {
3084         if (cfs_rq->last == se)
3085                 __clear_buddies_last(se);
3086
3087         if (cfs_rq->next == se)
3088                 __clear_buddies_next(se);
3089
3090         if (cfs_rq->skip == se)
3091                 __clear_buddies_skip(se);
3092 }
3093
3094 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3095
3096 static void
3097 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3098 {
3099         /*
3100          * Update run-time statistics of the 'current'.
3101          */
3102         update_curr(cfs_rq);
3103         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3104
3105         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3106         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3107 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3108                 if (entity_is_task(se)) {
3109                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3110
3111                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3112                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3113                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3114                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3115                 }
3116 #endif
3117         }
3118
3119         clear_buddies(cfs_rq, se);
3120
3121         if (se != cfs_rq->curr)
3122                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3123         se->on_rq = 0;
3124         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3125
3126         /*
3127          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3128          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3129          * movement in our normalized position.
3130          */
3131         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3132                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3133
3134         /* return excess runtime on last dequeue */
3135         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3136
3137         update_min_vruntime(cfs_rq);
3138         update_cfs_shares(cfs_rq);
3139 }
3140
3141 /*
3142  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3143  */
3144 static void
3145 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3146 {
3147         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3148         struct sched_entity *se;
3149         s64 delta;
3150
3151         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3152         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3153         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3154                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3155                 /*
3156                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3157                  * re-elected due to buddy favours.
3158                  */
3159                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3160                 return;
3161         }
3162
3163         /*
3164          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3165          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3166          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3167          */
3168         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3169                 return;
3170
3171         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3172         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3173
3174         if (delta < 0)
3175                 return;
3176
3177         if (delta > ideal_runtime)
3178                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3179 }
3180
3181 static void
3182 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3183 {
3184         /* 'current' is not kept within the tree. */
3185         if (se->on_rq) {
3186                 /*
3187                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3188                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3189                  * runqueue.
3190                  */
3191                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3192                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3193                 update_load_avg(se, 1);
3194         }
3195
3196         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3197         cfs_rq->curr = se;
3198 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3199         /*
3200          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3201          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3202          * when there are only lesser-weight tasks around):
3203          */
3204         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3205                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3206                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3207         }
3208 #endif
3209         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3210 }
3211
3212 static int
3213 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3214
3215 /*
3216  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3217  * 1) keep things fair between processes/task groups
3218  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3219  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3220  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3221  */
3222 static struct sched_entity *
3223 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3224 {
3225         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3226         struct sched_entity *se;
3227
3228         /*
3229          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3230          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3231          */
3232         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3233                 left = curr;
3234
3235         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3236
3237         /*
3238          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3239          * be done without getting too unfair.
3240          */
3241         if (cfs_rq->skip == se) {
3242                 struct sched_entity *second;
3243
3244                 if (se == curr) {
3245                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3246                 } else {
3247                         second = __pick_next_entity(se);
3248                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3249                                 second = curr;
3250                 }
3251
3252                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3253                         se = second;
3254         }
3255
3256         /*
3257          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3258          */
3259         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3260                 se = cfs_rq->last;
3261
3262         /*
3263          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3264          */
3265         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3266                 se = cfs_rq->next;
3267
3268         clear_buddies(cfs_rq, se);
3269
3270         return se;
3271 }
3272
3273 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3274
3275 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3276 {
3277         /*
3278          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3279          * was not called and update_curr() has to be done:
3280          */
3281         if (prev->on_rq)
3282                 update_curr(cfs_rq);
3283
3284         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3285         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3286
3287         check_spread(cfs_rq, prev);
3288         if (prev->on_rq) {
3289                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3290                 /* Put 'current' back into the tree. */
3291                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3292                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3293                 update_load_avg(prev, 0);
3294         }
3295         cfs_rq->curr = NULL;
3296 }
3297
3298 static void
3299 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3300 {
3301         /*
3302          * Update run-time statistics of the 'current'.
3303          */
3304         update_curr(cfs_rq);
3305
3306         /*
3307          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3308          */
3309         update_load_avg(curr, 1);
3310         update_cfs_shares(cfs_rq);
3311
3312 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3313         /*
3314          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3315          * validating it and just reschedule.
3316          */
3317         if (queued) {
3318                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3319                 return;
3320         }
3321         /*
3322          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3323          */
3324         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3325                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3326                 return;
3327 #endif
3328
3329         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3330                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3331 }
3332
3333
3334 /**************************************************
3335  * CFS bandwidth control machinery
3336  */
3337
3338 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3339
3340 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3341 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3342
3343 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3344 {
3345         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3346 }
3347
3348 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3349 {
3350         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3351 }
3352
3353 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3354 {
3355         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3356 }
3357 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3358 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3359 {
3360         return true;
3361 }
3362
3363 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3364 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3365 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3366
3367 /*
3368  * default period for cfs group bandwidth.
3369  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3370  */
3371 static inline u64 default_cfs_period(void)
3372 {
3373         return 100000000ULL;
3374 }
3375
3376 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3377 {
3378         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3379 }
3380
3381 /*
3382  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3383  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3384  * additional synchronization around rq->lock.
3385  *
3386  * requires cfs_b->lock
3387  */
3388 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3389 {
3390         u64 now;
3391
3392         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3393                 return;
3394
3395         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3396         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3397         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3398 }
3399
3400 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3401 {
3402         return &tg->cfs_bandwidth;
3403 }
3404
3405 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3406 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3407 {
3408         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3409                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3410
3411         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3412 }
3413
3414 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3415 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3416 {
3417         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3418         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3419         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3420
3421         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3422         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3423
3424         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3425         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3426                 amount = min_amount;
3427         else {
3428                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3429
3430                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3431                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3432                         cfs_b->runtime -= amount;
3433                         cfs_b->idle = 0;
3434                 }
3435         }
3436         expires = cfs_b->runtime_expires;
3437         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3438
3439         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3440         /*
3441          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3442          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3443          * issued.
3444          */
3445         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3446                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3447
3448         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3449 }
3450
3451 /*
3452  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3453  * fact that rq->clock snapshots this value.
3454  */
3455 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3456 {
3457         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3458
3459         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3460         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3461                 return;
3462
3463         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3464                 return;
3465
3466         /*
3467          * If the local deadline has passed we have to consider the
3468          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3469          * has not truly expired.
3470          *
3471          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3472          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3473          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3474          * exact equality, so a partial write will still work.
3475          */
3476
3477         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3478                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3479                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3480         } else {
3481                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3482                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3483         }
3484 }
3485
3486 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3487 {
3488         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3489         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3490         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3491
3492         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3493                 return;
3494
3495         /*
3496          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3497          * hierarchy can be throttled
3498          */
3499         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3500                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3501 }
3502
3503 static __always_inline
3504 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3505 {
3506         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3507                 return;
3508
3509         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3510 }
3511
3512 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3513 {
3514         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3515 }
3516
3517 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3518 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3519 {
3520         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3521 }
3522
3523 /*
3524  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3525  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3526  * load-balance operations.
3527  */
3528 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3529                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3530 {
3531         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3532
3533         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3534         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3535
3536         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3537                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3538 }
3539
3540 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3541 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3542 {
3543         struct rq *rq = data;
3544         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3545
3546         cfs_rq->throttle_count--;
3547 #ifdef CONFIG_SMP
3548         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3549                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3550                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3551                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3552         }
3553 #endif
3554
3555         return 0;
3556 }
3557
3558 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3559 {
3560         struct rq *rq = data;
3561         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3562
3563         /* group is entering throttled state, stop time */
3564         if (!cfs_rq->throttle_count)
3565                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3566         cfs_rq->throttle_count++;
3567
3568         return 0;
3569 }
3570
3571 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3572 {
3573         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3574         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3575         struct sched_entity *se;
3576         long task_delta, dequeue = 1;
3577         bool empty;
3578
3579         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3580
3581         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3582         rcu_read_lock();
3583         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3584         rcu_read_unlock();
3585
3586         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3587         for_each_sched_entity(se) {
3588                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3589                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3590                 if (!se->on_rq)
3591                         break;
3592
3593                 if (dequeue)
3594                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3595                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3596
3597                 if (qcfs_rq->load.weight)
3598                         dequeue = 0;
3599         }
3600
3601         if (!se)
3602                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3603
3604         cfs_rq->throttled = 1;
3605         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3606         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3607         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3608
3609         /*
3610          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3611          * distribute_cfs_runtime will not see us
3612          */
3613         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3614
3615         /*
3616          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3617          * timer is running.
3618          */
3619         if (empty)
3620                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3621
3622         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3623 }
3624
3625 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3626 {
3627         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3628         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3629         struct sched_entity *se;
3630         int enqueue = 1;
3631         long task_delta;
3632
3633         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3634
3635         cfs_rq->throttled = 0;
3636
3637         update_rq_clock(rq);
3638
3639         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3640         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3641         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3642         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3643
3644         /* update hierarchical throttle state */
3645         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3646
3647         if (!cfs_rq->load.weight)
3648                 return;
3649
3650         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3651         for_each_sched_entity(se) {
3652                 if (se->on_rq)
3653                         enqueue = 0;
3654
3655                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3656                 if (enqueue)
3657                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3658                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3659
3660                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3661                         break;
3662         }
3663
3664         if (!se)
3665                 add_nr_running(rq, task_delta);
3666
3667         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3668         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3669                 resched_curr(rq);
3670 }
3671
3672 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3673                 u64 remaining, u64 expires)
3674 {
3675         struct cfs_rq *cfs_rq;
3676         u64 runtime;
3677         u64 starting_runtime = remaining;
3678
3679         rcu_read_lock();
3680         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3681                                 throttled_list) {
3682                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3683
3684                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3685                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3686                         goto next;
3687
3688                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3689                 if (runtime > remaining)
3690                         runtime = remaining;
3691                 remaining -= runtime;
3692
3693                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3694                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3695
3696                 /* we check whether we're throttled above */
3697                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3698                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3699
3700 next:
3701                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3702
3703                 if (!remaining)
3704                         break;
3705         }
3706         rcu_read_unlock();
3707
3708         return starting_runtime - remaining;
3709 }
3710
3711 /*
3712  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3713  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3714  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3715  * used to track this state.
3716  */
3717 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3718 {
3719         u64 runtime, runtime_expires;
3720         int throttled;
3721
3722         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3723         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3724                 goto out_deactivate;
3725
3726         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3727         cfs_b->nr_periods += overrun;
3728
3729         /*
3730          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3731          * we're going inactive then everything else can be deferred
3732          */
3733         if (cfs_b->idle && !throttled)
3734                 goto out_deactivate;
3735
3736         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3737
3738         if (!throttled) {
3739                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3740                 cfs_b->idle = 1;
3741                 return 0;
3742         }
3743
3744         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3745         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3746
3747         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3748
3749         /*
3750          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3751          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3752          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3753          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3754          * only by limited amounts in that extreme case.
3755          */
3756         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3757                 runtime = cfs_b->runtime;
3758                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3759                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3760                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3761                                                  runtime_expires);
3762                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3763
3764                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3765
3766                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3767         }
3768
3769         /*
3770          * While we are ensured activity in the period following an
3771          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3772          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3773          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3774          */
3775         cfs_b->idle = 0;
3776
3777         return 0;
3778
3779 out_deactivate:
3780         return 1;
3781 }
3782
3783 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3784 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3785 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3786 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3787 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3788 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3789
3790 /*
3791  * Are we near the end of the current quota period?
3792  *
3793  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3794  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3795  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3796  */
3797 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3798 {
3799         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3800         u64 remaining;
3801
3802         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3803         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3804                 return 1;
3805
3806         /* is a quota refresh about to occur? */
3807         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3808         if (remaining < min_expire)
3809                 return 1;
3810
3811         return 0;
3812 }
3813
3814 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3815 {
3816         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3817
3818         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3819         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3820                 return;
3821
3822         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3823                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3824                         HRTIMER_MODE_REL);
3825 }
3826
3827 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3828 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3829 {
3830         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3831         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3832
3833         if (slack_runtime <= 0)
3834                 return;
3835
3836         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3837         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3838             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3839                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3840
3841                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3842                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3843                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3844                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3845         }
3846         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3847
3848         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3849         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3850 }
3851
3852 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3853 {
3854         if (!cfs_bandwidth_used())
3855                 return;
3856
3857         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3858                 return;
3859
3860         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3861 }
3862
3863 /*
3864  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3865  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3866  */
3867 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3868 {
3869         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3870         u64 expires;
3871
3872         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3873         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3874         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3875                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3876                 return;
3877         }
3878
3879         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3880                 runtime = cfs_b->runtime;
3881
3882         expires = cfs_b->runtime_expires;
3883         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3884
3885         if (!runtime)
3886                 return;
3887
3888         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3889
3890         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3891         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3892                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3893         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3894 }
3895
3896 /*
3897  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3898  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3899  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3900  */
3901 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3902 {
3903         if (!cfs_bandwidth_used())
3904                 return;
3905
3906         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3907         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3908                 return;
3909
3910         /* ensure the group is not already throttled */
3911         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3912                 return;
3913
3914         /* update runtime allocation */
3915         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3916         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3917                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3918 }
3919
3920 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3921 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3922 {
3923         if (!cfs_bandwidth_used())
3924                 return false;
3925
3926         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3927                 return false;
3928
3929         /*
3930          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3931          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3932          */
3933         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3934                 return true;
3935
3936         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3937         return true;
3938 }
3939
3940 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3941 {
3942         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3943                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3944
3945         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3946
3947         return HRTIMER_NORESTART;
3948 }
3949
3950 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3951 {
3952         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3953                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3954         int overrun;
3955         int idle = 0;
3956
3957         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3958         for (;;) {
3959                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3960                 if (!overrun)
3961                         break;
3962
3963                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3964         }
3965         if (idle)
3966                 cfs_b->period_active = 0;
3967         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3968
3969         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3970 }
3971
3972 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3973 {
3974         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3975         cfs_b->runtime = 0;
3976         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3977         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3978
3979         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3980         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
3981         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3982         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3983         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3984 }
3985
3986 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3987 {
3988         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3989         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3990 }
3991
3992 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3993 {
3994         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
3995
3996         if (!cfs_b->period_active) {
3997                 cfs_b->period_active = 1;
3998                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3999                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4000         }
4001 }
4002
4003 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4004 {
4005         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4006         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4007                 return;
4008
4009         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4010         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4011 }
4012
4013 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4014 {
4015         struct cfs_rq *cfs_rq;
4016
4017         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4018                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4019
4020                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4021                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4022                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4023         }
4024 }
4025
4026 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4027 {
4028         struct cfs_rq *cfs_rq;
4029
4030         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4031                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4032                         continue;
4033
4034                 /*
4035                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4036                  * there's some valid quota amount
4037                  */
4038                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4039                 /*
4040                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4041                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4042                  */
4043                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4044
4045                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4046                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4047         }
4048 }
4049
4050 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4051 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4052 {
4053         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4054 }
4055
4056 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4057 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4058 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4059 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4060
4061 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4062 {
4063         return 0;
4064 }
4065
4066 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4067 {
4068         return 0;
4069 }
4070
4071 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4072                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4073 {
4074         return 0;
4075 }
4076
4077 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4078
4079 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4080 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4081 #endif
4082
4083 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4084 {
4085         return NULL;
4086 }
4087 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4088 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4089 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4090
4091 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4092
4093 /**************************************************
4094  * CFS operations on tasks:
4095  */
4096
4097 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4098 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4099 {
4100         struct sched_entity *se = &p->se;
4101         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4102
4103         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4104
4105         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4106                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4107                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4108                 s64 delta = slice - ran;
4109
4110                 if (delta < 0) {
4111                         if (rq->curr == p)
4112                                 resched_curr(rq);
4113                         return;
4114                 }
4115                 hrtick_start(rq, delta);
4116         }
4117 }
4118
4119 /*
4120  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4121  * current task is from our class and nr_running is low enough
4122  * to matter.
4123  */
4124 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4125 {
4126         struct task_struct *curr = rq->curr;
4127
4128         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4129                 return;
4130
4131         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4132                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4133 }
4134 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4135 static inline void
4136 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4137 {
4138 }
4139
4140 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4141 {
4142 }
4143 #endif
4144
4145 /*
4146  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4147  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4148  * then put the task into the rbtree:
4149  */
4150 static void
4151 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4152 {
4153         struct cfs_rq *cfs_rq;
4154         struct sched_entity *se = &p->se;
4155
4156         for_each_sched_entity(se) {
4157                 if (se->on_rq)
4158                         break;
4159                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4160                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4161
4162                 /*
4163                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4164                  *
4165                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4166                  * post the final h_nr_running increment below.
4167                 */
4168                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4169                         break;
4170                 cfs_rq->h_nr_running++;
4171
4172                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4173         }
4174
4175         for_each_sched_entity(se) {
4176                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4177                 cfs_rq->h_nr_running++;
4178
4179                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4180                         break;
4181
4182                 update_load_avg(se, 1);
4183                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4184         }
4185
4186         if (!se)
4187                 add_nr_running(rq, 1);
4188
4189         hrtick_update(rq);
4190 }
4191
4192 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4193
4194 /*
4195  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4196  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4197  * update the fair scheduling stats:
4198  */
4199 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4200 {
4201         struct cfs_rq *cfs_rq;
4202         struct sched_entity *se = &p->se;
4203         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4204
4205         for_each_sched_entity(se) {
4206                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4207                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4208
4209                 /*
4210                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4211                  *
4212                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4213                  * post the final h_nr_running decrement below.
4214                 */
4215                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4216                         break;
4217                 cfs_rq->h_nr_running--;
4218
4219                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4220                 if (cfs_rq->load.weight) {
4221                         /*
4222                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4223                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4224                          */
4225                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4226                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4227
4228                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4229                         se = parent_entity(se);
4230                         break;
4231                 }
4232                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4233         }
4234
4235         for_each_sched_entity(se) {
4236                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4237                 cfs_rq->h_nr_running--;
4238
4239                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4240                         break;
4241
4242                 update_load_avg(se, 1);
4243                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4244         }
4245
4246         if (!se)
4247                 sub_nr_running(rq, 1);
4248
4249         hrtick_update(rq);
4250 }
4251
4252 #ifdef CONFIG_SMP
4253
4254 /*
4255  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4256  */
4257
4258 /*
4259  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4260  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4261  *
4262  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4263  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4264  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4265  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4266  *
4267  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4268  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4269  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4270  *
4271  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4272  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4273  * particular idx is approximated to be zero.
4274  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4275  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4276  * based on 128 point scale.
4277  * Example:
4278  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4279  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4280  *
4281  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4282  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4283  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4284  */
4285 #define DEGRADE_SHIFT           7
4286 static const unsigned char
4287                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4288 static const unsigned char
4289                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4290                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4291                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4292                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4293                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4294                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4295
4296 /*
4297  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4298  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4299  * adding any new load.
4300  */
4301 static unsigned long
4302 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4303 {
4304         int j = 0;
4305
4306         if (!missed_updates)
4307                 return load;
4308
4309         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4310                 return 0;
4311
4312         if (idx == 1)
4313                 return load >> missed_updates;
4314
4315         while (missed_updates) {
4316                 if (missed_updates % 2)
4317                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4318
4319                 missed_updates >>= 1;
4320                 j++;
4321         }
4322         return load;
4323 }
4324
4325 /*
4326  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4327  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4328  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4329  */
4330 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4331                               unsigned long pending_updates)
4332 {
4333         int i, scale;
4334
4335         this_rq->nr_load_updates++;
4336
4337         /* Update our load: */
4338         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4339         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4340                 unsigned long old_load, new_load;
4341
4342                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4343
4344                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4345                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4346                 new_load = this_load;
4347                 /*
4348                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4349                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4350                  * example.
4351                  */
4352                 if (new_load > old_load)
4353                         new_load += scale - 1;
4354
4355                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4356         }
4357
4358         sched_avg_update(this_rq);
4359 }
4360
4361 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4362 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4363 {
4364         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4365 }
4366
4367 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4368 /*
4369  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4370  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4371  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4372  *
4373  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4374  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4375  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4376  * (tick_nohz_idle_exit).
4377  *
4378  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4379  */
4380
4381 /*
4382  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4383  * idle balance.
4384  */
4385 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4386 {
4387         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4388         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4389         unsigned long pending_updates;
4390
4391         /*
4392          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4393          */
4394         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4395                 return;
4396
4397         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4398         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4399
4400         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4401 }
4402
4403 /*
4404  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4405  */
4406 void update_cpu_load_nohz(void)
4407 {
4408         struct rq *this_rq = this_rq();
4409         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4410         unsigned long pending_updates;
4411
4412         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4413                 return;
4414
4415         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4416         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4417         if (pending_updates) {
4418                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4419                 /*
4420                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4421                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4422                  */
4423                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4424         }
4425         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4426 }
4427 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4428
4429 /*
4430  * Called from scheduler_tick()
4431  */
4432 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4433 {
4434         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4435         /*
4436          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4437          */
4438         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4439         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4440 }
4441
4442 /*
4443  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4444  * according to the scheduling class and "nice" value.
4445  *
4446  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4447  * balance conservatively.
4448  */
4449 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4450 {
4451         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4452         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4453
4454         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4455                 return total;
4456
4457         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4458 }
4459
4460 /*
4461  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4462  * according to the scheduling class and "nice" value.
4463  */
4464 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4465 {
4466         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4467         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4468
4469         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4470                 return total;
4471
4472         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4473 }
4474
4475 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4476 {
4477         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4478 }
4479
4480 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4481 {
4482         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4483 }
4484
4485 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4486 {
4487         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4488         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4489         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4490
4491         if (nr_running)
4492                 return load_avg / nr_running;
4493
4494         return 0;
4495 }
4496
4497 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4498 {
4499         /*
4500          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4501          * about the boundary, really active task won't care
4502          * about the loss.
4503          */
4504         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4505                 current->wakee_flips >>= 1;
4506                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4507         }
4508
4509         if (current->last_wakee != p) {
4510                 current->last_wakee = p;
4511                 current->wakee_flips++;
4512         }
4513 }
4514
4515 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4516 {
4517         struct sched_entity *se = &p->se;
4518         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4519         u64 min_vruntime;
4520
4521 #ifndef CONFIG_64BIT
4522         u64 min_vruntime_copy;
4523
4524         do {
4525                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4526                 smp_rmb();
4527                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4528         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4529 #else
4530         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4531 #endif
4532
4533         se->vruntime -= min_vruntime;
4534         record_wakee(p);
4535 }
4536
4537 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4538 /*
4539  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4540  *
4541  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4542  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4543  * can calculate the shift in shares.
4544  *
4545  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4546  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4547  * total group weight.
4548  *
4549  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4550  * distribution (s_i) using:
4551  *
4552  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4553  *
4554  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4555  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4556  * shares distribution (s_i):
4557  *
4558  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4559  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4560  *
4561  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4562  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4563  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4564  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4565  *
4566  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4567  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4568  *
4569  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4570  *
4571  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4572  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4573  * weight and shares distributions like:
4574  *
4575  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4576  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4577  *
4578  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4579  *
4580  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4581  *
4582  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4583  *
4584  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4585  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4586  * 4/7) times the weight of the group.
4587  */
4588 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4589 {
4590         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4591
4592         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4593                 return wl;
4594
4595         for_each_sched_entity(se) {
4596                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4597                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4598
4599                 tg = cfs_rq->tg;
4600
4601                 /*
4602                  * W = @wg + \Sum rw_j
4603                  */
4604                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4605
4606                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4607                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4608                 W += w;
4609
4610                 /*
4611                  * w = rw_i + @wl
4612                  */
4613                 w += wl;
4614
4615                 /*
4616                  * wl = S * s'_i; see (2)
4617                  */
4618                 if (W > 0 && w < W)
4619                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4620                 else
4621                         wl = tg->shares;
4622
4623                 /*
4624                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4625                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4626                  * calc_cfs_shares().
4627                  */
4628                 if (wl < MIN_SHARES)
4629                         wl = MIN_SHARES;
4630
4631                 /*
4632                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4633                  */
4634                 wl -= se->avg.load_avg;
4635
4636                 /*
4637                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4638                  * the final effective load change on the root group. Since
4639                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4640                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4641                  * resulting from this level per the above.
4642                  */
4643                 wg = 0;
4644         }
4645
4646         return wl;
4647 }
4648 #else
4649
4650 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4651 {
4652         return wl;
4653 }
4654
4655 #endif
4656
4657 /*
4658  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4659  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4660  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4661  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4662  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4663  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4664  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4665  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4666  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4667  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4668  */
4669 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4670 {
4671         unsigned int master = current->wakee_flips;
4672         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4673         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4674
4675         if (master < slave)
4676                 swap(master, slave);
4677         if (slave < factor || master < slave * factor)
4678                 return 0;
4679         return 1;
4680 }
4681
4682 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4683 {
4684         s64 this_load, load;
4685         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4686         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4687         struct task_group *tg;
4688         unsigned long weight;
4689         int balanced;
4690
4691         idx       = sd->wake_idx;
4692         this_cpu  = smp_processor_id();
4693         prev_cpu  = task_cpu(p);
4694         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4695         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4696
4697         /*
4698          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4699          * effect of the currently running task from the load
4700          * of the current CPU:
4701          */
4702         if (sync) {
4703                 tg = task_group(current);
4704                 weight = current->se.avg.load_avg;
4705
4706                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4707                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4708         }
4709
4710         tg = task_group(p);
4711         weight = p->se.avg.load_avg;
4712
4713         /*
4714          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4715          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4716          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4717          * about that, so that's good too.
4718          *
4719          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4720          * task to be woken on this_cpu.
4721          */
4722         this_eff_load = 100;
4723         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4724
4725         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4726         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4727
4728         if (this_load > 0) {
4729                 this_eff_load *= this_load +
4730                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4731
4732                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4733         }
4734
4735         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4736
4737         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4738
4739         if (!balanced)
4740                 return 0;
4741
4742         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4743         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4744
4745         return 1;
4746 }
4747
4748 /*
4749  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4750  * domain.
4751  */
4752 static struct sched_group *
4753 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4754                   int this_cpu, int sd_flag)
4755 {
4756         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4757         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4758         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4759         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4760
4761         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4762                 load_idx = sd->wake_idx;
4763
4764         do {
4765                 unsigned long load, avg_load;
4766                 int local_group;
4767                 int i;
4768
4769                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4770                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4771                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4772                         continue;
4773
4774                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4775                                                sched_group_cpus(group));
4776
4777                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4778                 avg_load = 0;
4779
4780                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4781                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4782                         if (local_group)
4783                                 load = source_load(i, load_idx);
4784                         else
4785                                 load = target_load(i, load_idx);
4786
4787                         avg_load += load;
4788                 }
4789
4790                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4791                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4792
4793                 if (local_group) {
4794                         this_load = avg_load;
4795                 } else if (avg_load < min_load) {
4796                         min_load = avg_load;
4797                         idlest = group;
4798                 }
4799         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4800
4801         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4802                 return NULL;
4803         return idlest;
4804 }
4805
4806 /*
4807  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4808  */
4809 static int
4810 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4811 {
4812         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4813         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4814         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4815         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4816         int shallowest_idle_cpu = -1;
4817         int i;
4818
4819         /* Traverse only the allowed CPUs */
4820         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4821                 if (idle_cpu(i)) {
4822                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4823                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4824                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4825                                 /*
4826                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4827                                  * has the smallest exit latency irrespective
4828                                  * of any idle timestamp.
4829                                  */
4830                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4831                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4832                                 shallowest_idle_cpu = i;
4833                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4834                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4835                                 /*
4836                                  * If equal or no active idle state, then
4837                                  * the most recently idled CPU might have
4838                                  * a warmer cache.
4839                                  */
4840                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4841                                 shallowest_idle_cpu = i;
4842                         }
4843                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4844                         load = weighted_cpuload(i);
4845                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4846                                 min_load = load;
4847                                 least_loaded_cpu = i;
4848                         }
4849                 }
4850         }
4851
4852         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4853 }
4854
4855 /*
4856  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4857  */
4858 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4859 {
4860         struct sched_domain *sd;
4861         struct sched_group *sg;
4862         int i = task_cpu(p);
4863
4864         if (idle_cpu(target))
4865                 return target;
4866
4867         /*
4868          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4869          */
4870         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4871                 return i;
4872
4873         /*
4874          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4875          */
4876         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4877         for_each_lower_domain(sd) {
4878                 sg = sd->groups;
4879                 do {
4880                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4881                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4882                                 goto next;
4883
4884                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4885                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4886                                         goto next;
4887                         }
4888
4889                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4890                                         tsk_cpus_allowed(p));
4891                         goto done;
4892 next:
4893                         sg = sg->next;
4894                 } while (sg != sd->groups);
4895         }
4896 done:
4897         return target;
4898 }
4899
4900 /*
4901  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
4902  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
4903  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
4904  * CFS task (ie cpu_capacity).
4905  *
4906  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
4907  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
4908  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
4909  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
4910  * (arch_scale_freq_capacity()).
4911  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
4912  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
4913  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
4914  *
4915  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
4916  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
4917  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
4918  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
4919  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
4920  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
4921  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
4922  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
4923  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
4924  * migrations (scheduler-driven DVFS).
4925  */
4926 static int cpu_util(int cpu)
4927 {
4928         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
4929         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
4930
4931         return (util >= capacity) ? capacity : util;
4932 }
4933
4934 /*
4935  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4936  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4937  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4938  *
4939  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4940  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4941  *
4942  * Returns the target cpu number.
4943  *
4944  * preempt must be disabled.
4945  */
4946 static int
4947 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4948 {
4949         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4950         int cpu = smp_processor_id();
4951         int new_cpu = prev_cpu;
4952         int want_affine = 0;
4953         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4954
4955         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4956                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4957
4958         rcu_read_lock();
4959         for_each_domain(cpu, tmp) {
4960                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4961                         break;
4962
4963                 /*
4964                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4965                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4966                  */
4967                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4968                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4969                         affine_sd = tmp;
4970                         break;
4971                 }
4972
4973                 if (tmp->flags & sd_flag)
4974                         sd = tmp;
4975                 else if (!want_affine)
4976                         break;
4977         }
4978
4979         if (affine_sd) {
4980                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
4981                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4982                         new_cpu = cpu;
4983         }
4984
4985         if (!sd) {
4986                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
4987                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
4988
4989         } else while (sd) {
4990                 struct sched_group *group;
4991                 int weight;
4992
4993                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4994                         sd = sd->child;
4995                         continue;
4996                 }
4997
4998                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4999                 if (!group) {
5000                         sd = sd->child;
5001                         continue;
5002                 }
5003
5004                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5005                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5006                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5007                         sd = sd->child;
5008                         continue;
5009                 }
5010
5011                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5012                 cpu = new_cpu;
5013                 weight = sd->span_weight;
5014                 sd = NULL;
5015                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5016                         if (weight <= tmp->span_weight)
5017                                 break;
5018                         if (tmp->flags & sd_flag)
5019                                 sd = tmp;
5020                 }
5021                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5022         }
5023         rcu_read_unlock();
5024
5025         return new_cpu;
5026 }
5027
5028 /*
5029  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5030  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5031  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5032  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5033  */
5034 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5035 {
5036         /*
5037          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5038          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5039          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5040          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5041          * load sounds not bad.
5042          */
5043         remove_entity_load_avg(&p->se);
5044
5045         /* Tell new CPU we are migrated */
5046         p->se.avg.last_update_time = 0;
5047
5048         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5049         p->se.exec_start = 0;
5050 }
5051
5052 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5053 {
5054         remove_entity_load_avg(&p->se);
5055 }
5056 #endif /* CONFIG_SMP */
5057
5058 static unsigned long
5059 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5060 {
5061         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5062
5063         /*
5064          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5065          * to virtual-time in his units.
5066          *
5067          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5068          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5069          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5070          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5071          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5072          *
5073          * This is especially important for buddies when the leftmost
5074          * task is higher priority than the buddy.
5075          */
5076         return calc_delta_fair(gran, se);
5077 }
5078
5079 /*
5080  * Should 'se' preempt 'curr'.
5081  *
5082  *             |s1
5083  *        |s2
5084  *   |s3
5085  *         g
5086  *      |<--->|c
5087  *
5088  *  w(c, s1) = -1
5089  *  w(c, s2) =  0
5090  *  w(c, s3) =  1
5091  *
5092  */
5093 static int
5094 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5095 {
5096         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5097
5098         if (vdiff <= 0)
5099                 return -1;
5100
5101         gran = wakeup_gran(curr, se);
5102         if (vdiff > gran)
5103                 return 1;
5104
5105         return 0;
5106 }
5107
5108 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5109 {
5110         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5111                 return;
5112
5113         for_each_sched_entity(se)
5114                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5115 }
5116
5117 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5118 {
5119         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5120                 return;
5121
5122         for_each_sched_entity(se)
5123                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5124 }
5125
5126 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5127 {
5128         for_each_sched_entity(se)
5129                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5130 }
5131
5132 /*
5133  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5134  */
5135 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5136 {
5137         struct task_struct *curr = rq->curr;
5138         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5139         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5140         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5141         int next_buddy_marked = 0;
5142
5143         if (unlikely(se == pse))
5144                 return;
5145
5146         /*
5147          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5148          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5149          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5150          * next-buddy nomination below.
5151          */
5152         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5153                 return;
5154
5155         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5156                 set_next_buddy(pse);
5157                 next_buddy_marked = 1;
5158         }
5159
5160         /*
5161          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5162          * wake up path.
5163          *
5164          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5165          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5166          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5167          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5168          * below.
5169          */
5170         if (test_tsk_need_resched(curr))
5171                 return;
5172
5173         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5174         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5175             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5176                 goto preempt;
5177
5178         /*
5179          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5180          * is driven by the tick):
5181          */
5182         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5183                 return;
5184
5185         find_matching_se(&se, &pse);
5186         update_curr(cfs_rq_of(se));
5187         BUG_ON(!pse);
5188         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5189                 /*
5190                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5191                  * triggering this preemption.
5192                  */
5193                 if (!next_buddy_marked)
5194                         set_next_buddy(pse);
5195                 goto preempt;
5196         }
5197
5198         return;
5199
5200 preempt:
5201         resched_curr(rq);
5202         /*
5203          * Only set the backward buddy when the current task is still
5204          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5205          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5206          * point, either of which can * drop the rq lock.
5207          *
5208          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5209          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5210          */
5211         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5212                 return;
5213
5214         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5215                 set_last_buddy(se);
5216 }
5217
5218 static struct task_struct *
5219 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5220 {
5221         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5222         struct sched_entity *se;
5223         struct task_struct *p;
5224         int new_tasks;
5225
5226 again:
5227 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5228         if (!cfs_rq->nr_running)
5229                 goto idle;
5230
5231         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5232                 goto simple;
5233
5234         /*
5235          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5236          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5237          *
5238          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5239          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5240          */
5241
5242         do {
5243                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5244
5245                 /*
5246                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5247                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5248                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5249                  * forget we've ever seen it.
5250                  */
5251                 if (curr) {
5252                         if (curr->on_rq)
5253                                 update_curr(cfs_rq);
5254                         else
5255                                 curr = NULL;
5256
5257                         /*
5258                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5259                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5260                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5261                          * be correct.
5262                          */
5263                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5264                                 goto simple;
5265                 }
5266
5267                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5268                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5269         } while (cfs_rq);
5270
5271         p = task_of(se);
5272
5273         /*
5274          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5275          * is a different task than we started out with, try and touch the
5276          * least amount of cfs_rqs.
5277          */
5278         if (prev != p) {
5279                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5280
5281                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5282                         int se_depth = se->depth;
5283                         int pse_depth = pse->depth;
5284
5285                         if (se_depth <= pse_depth) {
5286                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5287                                 pse = parent_entity(pse);
5288                         }
5289                         if (se_depth >= pse_depth) {
5290                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5291                                 se = parent_entity(se);
5292                         }
5293                 }
5294
5295                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5296                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5297         }
5298
5299         if (hrtick_enabled(rq))
5300                 hrtick_start_fair(rq, p);
5301
5302         return p;
5303 simple:
5304         cfs_rq = &rq->cfs;
5305 #endif
5306
5307         if (!cfs_rq->nr_running)
5308                 goto idle;
5309
5310         put_prev_task(rq, prev);
5311
5312         do {
5313                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5314                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5315                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5316         } while (cfs_rq);
5317
5318         p = task_of(se);
5319
5320         if (hrtick_enabled(rq))
5321                 hrtick_start_fair(rq, p);
5322
5323         return p;
5324
5325 idle:
5326         /*
5327          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5328          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5329          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5330          * re-start the picking loop.
5331          */
5332         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5333         new_tasks = idle_balance(rq);
5334         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5335         /*
5336          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5337          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5338          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5339          */
5340         if (new_tasks < 0)
5341                 return RETRY_TASK;
5342
5343         if (new_tasks > 0)
5344                 goto again;
5345
5346         return NULL;
5347 }
5348
5349 /*
5350  * Account for a descheduled task:
5351  */
5352 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5353 {
5354         struct sched_entity *se = &prev->se;
5355         struct cfs_rq *cfs_rq;
5356
5357         for_each_sched_entity(se) {
5358                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5359                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5360         }
5361 }
5362
5363 /*
5364  * sched_yield() is very simple
5365  *
5366  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5367  */
5368 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5369 {
5370         struct task_struct *curr = rq->curr;
5371         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5372         struct sched_entity *se = &curr->se;
5373
5374         /*
5375          * Are we the only task in the tree?
5376          */
5377         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5378                 return;
5379
5380         clear_buddies(cfs_rq, se);
5381
5382         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5383                 update_rq_clock(rq);
5384                 /*
5385                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5386                  */
5387                 update_curr(cfs_rq);
5388                 /*
5389                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5390                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5391                  * and double the fastpath cost.
5392                  */
5393                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5394         }
5395
5396         set_skip_buddy(se);
5397 }
5398
5399 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5400 {
5401         struct sched_entity *se = &p->se;
5402
5403         /* throttled hierarchies are not runnable */
5404         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5405                 return false;
5406
5407         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5408         set_next_buddy(se);
5409
5410         yield_task_fair(rq);
5411
5412         return true;
5413 }
5414
5415 #ifdef CONFIG_SMP
5416 /**************************************************
5417  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5418  *
5419  * BASICS
5420  *
5421  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5422  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5423  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5424  *
5425  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5426  *
5427  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5428  * W_i,0 is defined as:
5429  *
5430  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5431  *
5432  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5433  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5434  *
5435  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5436  * weight:
5437  *
5438  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5439  *
5440  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5441  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5442  * can also include other factors [XXX].
5443  *
5444  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5445  * directly from (1):
5446  *
5447  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5448  *
5449  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5450  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5451  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5452  *
5453  * [XXX expand on:
5454  *     - infeasible weights;
5455  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5456  *
5457  *
5458  * SCHED DOMAINS
5459  *
5460  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5461  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5462  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5463  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5464  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5465  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5466  * the groups.
5467  *
5468  * This yields:
5469  *
5470  *     log_2 n     1     n
5471  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5472  *     i = 0      2^i   2^i
5473  *                               `- size of each group
5474  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5475  *         |         `- freq
5476  *         `- sum over all levels
5477  *
5478  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5479  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5480  *
5481  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5482  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5483  *
5484  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5485  *
5486  *             log_2 n     
5487  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5488  *             k = 0
5489  *
5490  * And you'll find that:
5491  *
5492  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5493  *
5494  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5495  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5496  * of:
5497  *
5498  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5499  *
5500  *
5501  * WORK CONSERVING
5502  *
5503  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5504  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5505  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5506  *
5507  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5508  * time.
5509  *
5510  * [XXX more?]
5511  *
5512  *
5513  * CGROUPS
5514  *
5515  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5516  *
5517  *                                s_k,i
5518  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5519  *                                 S_k
5520  *
5521  * Where
5522  *
5523  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5524  *
5525  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5526  *
5527  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5528  * property.
5529  *
5530  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5531  *      rewrite all of this once again.]
5532  */ 
5533
5534 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5535
5536 enum fbq_type { regular, remote, all };
5537
5538 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5539 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5540 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5541 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5542
5543 struct lb_env {
5544         struct sched_domain     *sd;
5545
5546         struct rq               *src_rq;
5547         int                     src_cpu;
5548
5549         int                     dst_cpu;
5550         struct rq               *dst_rq;
5551
5552         struct cpumask          *dst_grpmask;
5553         int                     new_dst_cpu;
5554         enum cpu_idle_type      idle;
5555         long                    imbalance;
5556         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5557         struct cpumask          *cpus;
5558
5559         unsigned int            flags;
5560
5561         unsigned int            loop;
5562         unsigned int            loop_break;
5563         unsigned int            loop_max;
5564
5565         enum fbq_type           fbq_type;
5566         struct list_head        tasks;
5567 };
5568
5569 /*
5570  * Is this task likely cache-hot:
5571  */
5572 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5573 {
5574         s64 delta;
5575
5576         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5577
5578         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5579                 return 0;
5580
5581         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5582                 return 0;
5583
5584         /*
5585          * Buddy candidates are cache hot:
5586          */
5587         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5588                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5589                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5590                 return 1;
5591
5592         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5593                 return 1;
5594         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5595                 return 0;
5596
5597         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5598
5599         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5600 }
5601
5602 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5603 /*
5604  * Returns 1, if task migration degrades locality
5605  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5606  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5607  */
5608 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5609 {
5610         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5611         unsigned long src_faults, dst_faults;
5612         int src_nid, dst_nid;
5613
5614         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5615                 return -1;
5616
5617         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5618                 return -1;
5619
5620         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5621         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5622
5623         if (src_nid == dst_nid)
5624                 return -1;
5625
5626         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5627         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5628                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5629                         return 1;
5630                 else
5631                         return -1;
5632         }
5633
5634         /* Encourage migration to the preferred node. */
5635         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5636                 return 0;
5637
5638         if (numa_group) {
5639                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5640                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5641         } else {
5642                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5643                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5644         }
5645
5646         return dst_faults < src_faults;
5647 }
5648
5649 #else
5650 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5651                                              struct lb_env *env)
5652 {
5653         return -1;
5654 }
5655 #endif
5656
5657 /*
5658  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5659  */
5660 static
5661 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5662 {
5663         int tsk_cache_hot;
5664
5665         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5666
5667         /*
5668          * We do not migrate tasks that are:
5669          * 1) throttled_lb_pair, or
5670          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5671          * 3) running (obviously), or
5672          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5673          */
5674         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5675                 return 0;
5676
5677         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5678                 int cpu;
5679
5680                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5681
5682                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5683
5684                 /*
5685                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5686                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5687                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5688                  *
5689                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5690                  * one in current iteration.
5691                  */
5692                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5693                         return 0;
5694
5695                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5696                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5697                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5698                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5699                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5700                                 break;
5701                         }
5702                 }
5703
5704                 return 0;
5705         }
5706
5707         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5708         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5709
5710         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5711                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5712                 return 0;
5713         }
5714
5715         /*
5716          * Aggressive migration if:
5717          * 1) destination numa is preferred
5718          * 2) task is cache cold, or
5719          * 3) too many balance attempts have failed.
5720          */
5721         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5722         if (tsk_cache_hot == -1)
5723                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5724
5725         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5726             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5727                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5728                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5729                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5730                 }
5731                 return 1;
5732         }
5733
5734         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5735         return 0;
5736 }
5737
5738 /*
5739  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5740  */
5741 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5742 {
5743         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5744
5745         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5746         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5747         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5748 }
5749
5750 /*
5751  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5752  * part of active balancing operations within "domain".
5753  *
5754  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5755  */
5756 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5757 {
5758         struct task_struct *p, *n;
5759
5760         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5761
5762         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5763                 if (!can_migrate_task(p, env))
5764                         continue;
5765
5766                 detach_task(p, env);
5767
5768                 /*
5769                  * Right now, this is only the second place where
5770                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5771                  * so we can safely collect stats here rather than
5772                  * inside detach_tasks().
5773                  */
5774                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5775                 return p;
5776         }
5777         return NULL;
5778 }
5779
5780 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5781
5782 /*
5783  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5784  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5785  *
5786  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5787  */
5788 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5789 {
5790         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5791         struct task_struct *p;
5792         unsigned long load;
5793         int detached = 0;
5794
5795         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5796
5797         if (env->imbalance <= 0)
5798                 return 0;
5799
5800         while (!list_empty(tasks)) {
5801                 /*
5802                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
5803                  * which could at worst lead to a livelock crash.
5804                  */
5805                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
5806                         break;
5807
5808                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5809
5810                 env->loop++;
5811                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5812                 if (env->loop > env->loop_max)
5813                         break;
5814
5815                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5816                 if (env->loop > env->loop_break) {
5817                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5818                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5819                         break;
5820                 }
5821
5822                 if (!can_migrate_task(p, env))
5823                         goto next;
5824
5825                 load = task_h_load(p);
5826
5827                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5828                         goto next;
5829
5830                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5831                         goto next;
5832
5833                 detach_task(p, env);
5834                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5835
5836                 detached++;
5837                 env->imbalance -= load;
5838
5839 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5840                 /*
5841                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5842                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5843                  * the critical section.
5844                  */
5845                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5846                         break;
5847 #endif
5848
5849                 /*
5850                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5851                  * weighted load.
5852                  */
5853                 if (env->imbalance <= 0)
5854                         break;
5855
5856                 continue;
5857 next:
5858                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5859         }
5860
5861         /*
5862          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5863          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5864          * than inside detach_one_task().
5865          */
5866         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5867
5868         return detached;
5869 }
5870
5871 /*
5872  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5873  */
5874 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5875 {
5876         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5877
5878         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5879         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5880         activate_task(rq, p, 0);
5881         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5882 }
5883
5884 /*
5885  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5886  * its new rq.
5887  */
5888 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5889 {
5890         raw_spin_lock(&rq->lock);
5891         attach_task(rq, p);
5892         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5893 }
5894
5895 /*
5896  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5897  * new rq.
5898  */
5899 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5900 {
5901         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5902         struct task_struct *p;
5903
5904         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5905
5906         while (!list_empty(tasks)) {
5907                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5908                 list_del_init(&p->se.group_node);
5909
5910                 attach_task(env->dst_rq, p);
5911         }
5912
5913         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5914 }
5915
5916 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5917 static void update_blocked_averages(int cpu)
5918 {
5919         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5920         struct cfs_rq *cfs_rq;
5921         unsigned long flags;
5922
5923         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5924         update_rq_clock(rq);
5925
5926         /*
5927          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5928          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5929          */
5930         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5931                 /* throttled entities do not contribute to load */
5932                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5933                         continue;
5934
5935                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
5936                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
5937         }
5938         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5939 }
5940
5941 /*
5942  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5943  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5944  * group is a fraction of its parents load.
5945  */
5946 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5947 {
5948         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5949         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5950         unsigned long now = jiffies;
5951         unsigned long load;
5952
5953         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5954                 return;
5955
5956         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5957         for_each_sched_entity(se) {
5958                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5959                 cfs_rq->h_load_next = se;
5960                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5961                         break;
5962         }
5963
5964         if (!se) {
5965                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5966                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5967         }
5968
5969         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5970                 load = cfs_rq->h_load;
5971                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
5972                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5973                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5974                 cfs_rq->h_load = load;
5975                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5976         }
5977 }
5978
5979 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5980 {
5981         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5982
5983         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5984         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
5985                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
5986 }
5987 #else
5988 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5989 {
5990         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5991         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5992         unsigned long flags;
5993
5994         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5995         update_rq_clock(rq);
5996         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
5997         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5998 }
5999
6000 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6001 {
6002         return p->se.avg.load_avg;
6003 }
6004 #endif
6005
6006 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6007
6008 enum group_type {
6009         group_other = 0,
6010         group_imbalanced,
6011         group_overloaded,
6012 };
6013
6014 /*
6015  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6016  */
6017 struct sg_lb_stats {
6018         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6019         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6020         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6021         unsigned long load_per_task;
6022         unsigned long group_capacity;
6023         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6024         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6025         unsigned int idle_cpus;
6026         unsigned int group_weight;
6027         enum group_type group_type;
6028         int group_no_capacity;
6029 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6030         unsigned int nr_numa_running;
6031         unsigned int nr_preferred_running;
6032 #endif
6033 };
6034
6035 /*
6036  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6037  *               during load balancing.
6038  */
6039 struct sd_lb_stats {
6040         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6041         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6042         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6043         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6044         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6045
6046         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6047         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6048 };
6049
6050 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6051 {
6052         /*
6053          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6054          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6055          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6056          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6057          */
6058         *sds = (struct sd_lb_stats){
6059                 .busiest = NULL,
6060                 .local = NULL,
6061                 .total_load = 0UL,
6062                 .total_capacity = 0UL,
6063                 .busiest_stat = {
6064                         .avg_load = 0UL,
6065                         .sum_nr_running = 0,
6066                         .group_type = group_other,
6067                 },
6068         };
6069 }
6070
6071 /**
6072  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6073  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6074  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6075  *
6076  * Return: The load index.
6077  */
6078 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6079                                         enum cpu_idle_type idle)
6080 {
6081         int load_idx;
6082
6083         switch (idle) {
6084         case CPU_NOT_IDLE:
6085                 load_idx = sd->busy_idx;
6086                 break;
6087
6088         case CPU_NEWLY_IDLE:
6089                 load_idx = sd->newidle_idx;
6090                 break;
6091         default:
6092                 load_idx = sd->idle_idx;
6093                 break;
6094         }
6095
6096         return load_idx;
6097 }
6098
6099 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6100 {
6101         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6102         u64 total, used, age_stamp, avg;
6103         s64 delta;
6104
6105         /*
6106          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6107          * we read them once before doing sanity checks on them.
6108          */
6109         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6110         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6111         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6112
6113         if (unlikely(delta < 0))
6114                 delta = 0;
6115
6116         total = sched_avg_period() + delta;
6117
6118         used = div_u64(avg, total);
6119
6120         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6121                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6122
6123         return 1;
6124 }
6125
6126 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6127 {
6128         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6129         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6130
6131         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6132
6133         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6134         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6135
6136         if (!capacity)
6137                 capacity = 1;
6138
6139         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6140         sdg->sgc->capacity = capacity;
6141 }
6142
6143 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6144 {
6145         struct sched_domain *child = sd->child;
6146         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6147         unsigned long capacity;
6148         unsigned long interval;
6149
6150         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6151         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6152         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6153
6154         if (!child) {
6155                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6156                 return;
6157         }
6158
6159         capacity = 0;
6160
6161         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6162                 /*
6163                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6164                  * span the current group.
6165                  */
6166
6167                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6168                         struct sched_group_capacity *sgc;
6169                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6170
6171                         /*
6172                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6173                          * gets here before we've attached the domains to the
6174                          * runqueues.
6175                          *
6176                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6177                          * in update_cpu_capacity().
6178                          *
6179                          * This avoids capacity from being 0 and
6180                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6181                          */
6182                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6183                                 capacity += capacity_of(cpu);
6184                                 continue;
6185                         }
6186
6187                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6188                         capacity += sgc->capacity;
6189                 }
6190         } else  {
6191                 /*
6192                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6193                  * span the current group.
6194                  */ 
6195
6196                 group = child->groups;
6197                 do {
6198                         capacity += group->sgc->capacity;
6199                         group = group->next;
6200                 } while (group != child->groups);
6201         }
6202
6203         sdg->sgc->capacity = capacity;
6204 }
6205
6206 /*
6207  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6208  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6209  * Return true is the capacity is reduced
6210  */
6211 static inline int
6212 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6213 {
6214         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6215                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6216 }
6217
6218 /*
6219  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6220  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6221  *
6222  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6223  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6224  * Something like:
6225  *
6226  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6227  *              *     * * *
6228  *
6229  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6230  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6231  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6232  *
6233  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6234  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6235  * moving tasks due to affinity constraints.
6236  *
6237  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6238  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6239  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6240  * to create an effective group imbalance.
6241  *
6242  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6243  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6244  * subtle and fragile situation.
6245  */
6246
6247 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6248 {
6249         return group->sgc->imbalance;
6250 }
6251
6252 /*
6253  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6254  * be used by some tasks.
6255  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6256  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6257  * available capacity for CFS tasks.
6258  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6259  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6260  * capacity in meaningful for the load balancer.
6261  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6262  * any benefit for the load balance.
6263  */
6264 static inline bool
6265 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6266 {
6267         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6268                 return true;
6269
6270         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6271                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6272                 return true;
6273
6274         return false;
6275 }
6276
6277 /*
6278  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6279  *  handle.
6280  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6281  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6282  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6283  *  false.
6284  */
6285 static inline bool
6286 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6287 {
6288         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6289                 return false;
6290
6291         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6292                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6293                 return true;
6294
6295         return false;
6296 }
6297
6298 static inline enum
6299 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6300                           struct sg_lb_stats *sgs)
6301 {
6302         if (sgs->group_no_capacity)
6303                 return group_overloaded;
6304
6305         if (sg_imbalanced(group))
6306                 return group_imbalanced;
6307
6308         return group_other;
6309 }
6310
6311 /**
6312  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6313  * @env: The load balancing environment.
6314  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6315  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6316  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6317  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6318  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6319  */
6320 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6321                         struct sched_group *group, int load_idx,
6322                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6323                         bool *overload)
6324 {
6325         unsigned long load;
6326         int i;
6327
6328         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6329
6330         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6331                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6332
6333                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6334                 if (local_group)
6335                         load = target_load(i, load_idx);
6336                 else
6337                         load = source_load(i, load_idx);
6338
6339                 sgs->group_load += load;
6340                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6341                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6342
6343                 if (rq->nr_running > 1)
6344                         *overload = true;
6345
6346 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6347                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6348                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6349 #endif
6350                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6351                 if (idle_cpu(i))
6352                         sgs->idle_cpus++;
6353         }
6354
6355         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6356         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6357         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6358
6359         if (sgs->sum_nr_running)
6360                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6361
6362         sgs->group_weight = group->group_weight;
6363
6364         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6365         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6366 }
6367
6368 /**
6369  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6370  * @env: The load balancing environment.
6371  * @sds: sched_domain statistics
6372  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6373  * @sgs: sched_group statistics
6374  *
6375  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6376  * busiest group.
6377  *
6378  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6379  * busiest group. %false otherwise.
6380  */
6381 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6382                                    struct sd_lb_stats *sds,
6383                                    struct sched_group *sg,
6384                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6385 {
6386         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6387
6388         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6389                 return true;
6390
6391         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6392                 return false;
6393
6394         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6395                 return false;
6396
6397         /* This is the busiest node in its class. */
6398         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6399                 return true;
6400
6401         /*
6402          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6403          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6404          * higher than ourself as busy.
6405          */
6406         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6407                 if (!sds->busiest)
6408                         return true;
6409
6410                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6411                         return true;
6412         }
6413
6414         return false;
6415 }
6416
6417 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6418 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6419 {
6420         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6421                 return regular;
6422         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6423                 return remote;
6424         return all;
6425 }
6426
6427 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6428 {
6429         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6430                 return regular;
6431         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6432                 return remote;
6433         return all;
6434 }
6435 #else
6436 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6437 {
6438         return all;
6439 }
6440
6441 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6442 {
6443         return regular;
6444 }
6445 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6446
6447 /**
6448  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6449  * @env: The load balancing environment.
6450  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6451  */
6452 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6453 {
6454         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6455         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6456         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6457         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6458         bool overload = false;
6459
6460         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6461                 prefer_sibling = 1;
6462
6463         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6464
6465         do {
6466                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6467                 int local_group;
6468
6469                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6470                 if (local_group) {
6471                         sds->local = sg;
6472                         sgs = &sds->local_stat;
6473
6474                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6475                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6476                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6477                 }
6478
6479                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6480                                                 &overload);
6481
6482                 if (local_group)
6483                         goto next_group;
6484
6485                 /*
6486                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6487                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6488                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6489                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6490                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6491                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6492                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6493                  * the tasks on the system).
6494                  */
6495                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6496                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6497                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6498                         sgs->group_no_capacity = 1;
6499                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6500                 }
6501
6502                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6503                         sds->busiest = sg;
6504                         sds->busiest_stat = *sgs;
6505                 }
6506
6507 next_group:
6508                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6509                 sds->total_load += sgs->group_load;
6510                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6511
6512                 sg = sg->next;
6513         } while (sg != env->sd->groups);
6514
6515         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6516                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6517
6518         if (!env->sd->parent) {
6519                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6520                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6521                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6522         }
6523
6524 }
6525
6526 /**
6527  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6528  *                      sched doman.
6529  *
6530  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6531  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6532  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6533  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6534  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6535  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6536  *
6537  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6538  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6539  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6540  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6541  * number.
6542  *
6543  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6544  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6545  *
6546  * @env: The load balancing environment.
6547  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6548  */
6549 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6550 {
6551         int busiest_cpu;
6552
6553         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6554                 return 0;
6555
6556         if (!sds->busiest)
6557                 return 0;
6558
6559         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6560         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6561                 return 0;
6562
6563         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6564                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6565                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6566
6567         return 1;
6568 }
6569
6570 /**
6571  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6572  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6573  *                      load balancing.
6574  * @env: The load balancing environment.
6575  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6576  */
6577 static inline
6578 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6579 {
6580         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6581         unsigned int imbn = 2;
6582         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6583         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6584
6585         local = &sds->local_stat;
6586         busiest = &sds->busiest_stat;
6587
6588         if (!local->sum_nr_running)
6589                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6590         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6591                 imbn = 1;
6592
6593         scaled_busy_load_per_task =
6594                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6595                 busiest->group_capacity;
6596
6597         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6598             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6599                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6600                 return;
6601         }
6602
6603         /*
6604          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6605          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6606          * moving them.
6607          */
6608
6609         capa_now += busiest->group_capacity *
6610                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6611         capa_now += local->group_capacity *
6612                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6613         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6614
6615         /* Amount of load we'd subtract */
6616         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6617                 capa_move += busiest->group_capacity *
6618                             min(busiest->load_per_task,
6619                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6620         }
6621
6622         /* Amount of load we'd add */
6623         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6624             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6625                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6626                       local->group_capacity;
6627         } else {
6628                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6629                       local->group_capacity;
6630         }
6631         capa_move += local->group_capacity *
6632                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6633         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6634
6635         /* Move if we gain throughput */
6636         if (capa_move > capa_now)
6637                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6638 }
6639
6640 /**
6641  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6642  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6643  * @env: load balance environment
6644  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6645  */
6646 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6647 {
6648         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6649         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6650
6651         local = &sds->local_stat;
6652         busiest = &sds->busiest_stat;
6653
6654         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6655                 /*
6656                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6657                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6658                  */
6659                 busiest->load_per_task =
6660                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6661         }
6662
6663         /*
6664          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6665          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6666          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6667          */
6668         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6669             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6670                 env->imbalance = 0;
6671                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6672         }
6673
6674         /*
6675          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6676          */
6677         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6678             local->group_type   == group_overloaded) {
6679                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6680                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6681                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6682                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6683                 else
6684                         load_above_capacity = ~0UL;
6685         }
6686
6687         /*
6688          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6689          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6690          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6691          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6692          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6693          * for the minimum possible imbalance.
6694          */
6695         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6696
6697         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6698         env->imbalance = min(
6699                 max_pull * busiest->group_capacity,
6700                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6701         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6702
6703         /*
6704          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6705          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6706          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6707          * moved
6708          */
6709         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6710                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6711 }
6712
6713 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6714
6715 /**
6716  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6717  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6718  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6719  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6720  * such a group exists.
6721  *
6722  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6723  * to restore balance.
6724  *
6725  * @env: The load balancing environment.
6726  *
6727  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6728  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6729  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6730  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6731  */
6732 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6733 {
6734         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6735         struct sd_lb_stats sds;
6736
6737         init_sd_lb_stats(&sds);
6738
6739         /*
6740          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6741          * this level.
6742          */
6743         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6744         local = &sds.local_stat;
6745         busiest = &sds.busiest_stat;
6746
6747         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6748         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6749             check_asym_packing(env, &sds))
6750                 return sds.busiest;
6751
6752         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6753         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6754                 goto out_balanced;
6755
6756         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6757                                                 / sds.total_capacity;
6758
6759         /*
6760          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6761          * work because they assume all things are equal, which typically
6762          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6763          */
6764         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6765                 goto force_balance;
6766
6767         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6768         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6769             busiest->group_no_capacity)
6770                 goto force_balance;
6771
6772         /*
6773          * If the local group is busier than the selected busiest group
6774          * don't try and pull any tasks.
6775          */
6776         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6777                 goto out_balanced;
6778
6779         /*
6780          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6781          * average load.
6782          */
6783         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6784                 goto out_balanced;
6785
6786         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6787                 /*
6788                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6789                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6790                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6791                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6792                  * might end up to just move the imbalance on another group
6793                  */
6794                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6795                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6796                         goto out_balanced;
6797         } else {
6798                 /*
6799                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6800                  * imbalance_pct to be conservative.
6801                  */
6802                 if (100 * busiest->avg_load <=
6803                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6804                         goto out_balanced;
6805         }
6806
6807 force_balance:
6808         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6809         calculate_imbalance(env, &sds);
6810         return sds.busiest;
6811
6812 out_balanced:
6813         env->imbalance = 0;
6814         return NULL;
6815 }
6816
6817 /*
6818  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6819  */
6820 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6821                                      struct sched_group *group)
6822 {
6823         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6824         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6825         int i;
6826
6827         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6828                 unsigned long capacity, wl;
6829                 enum fbq_type rt;
6830
6831                 rq = cpu_rq(i);
6832                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6833
6834                 /*
6835                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6836                  *  - regular: there are !numa tasks
6837                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6838                  *  - all:     there is no distinction
6839                  *
6840                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6841                  * ignore those when there's better options.
6842                  *
6843                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6844                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6845                  * queue by moving tasks around inside the node.
6846                  *
6847                  * If we cannot move enough load due to this classification
6848                  * the next pass will adjust the group classification and
6849                  * allow migration of more tasks.
6850                  *
6851                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6852                  */
6853                 if (rt > env->fbq_type)
6854                         continue;
6855
6856                 capacity = capacity_of(i);
6857
6858                 wl = weighted_cpuload(i);
6859
6860                 /*
6861                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6862                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6863                  */
6864
6865                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
6866                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
6867                         continue;
6868
6869                 /*
6870                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6871                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6872                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6873                  * potentially running at a lower capacity.
6874                  *
6875                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6876                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6877                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6878                  * our previous maximum.
6879                  */
6880                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6881                         busiest_load = wl;
6882                         busiest_capacity = capacity;
6883                         busiest = rq;
6884                 }
6885         }
6886
6887         return busiest;
6888 }
6889
6890 /*
6891  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6892  * so long as it is large enough.
6893  */
6894 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6895
6896 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6897 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6898
6899 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6900 {
6901         struct sched_domain *sd = env->sd;
6902
6903         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6904
6905                 /*
6906                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6907                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6908                  * lowest numbered CPUs.
6909                  */
6910                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6911                         return 1;
6912         }
6913
6914         /*
6915          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
6916          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
6917          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
6918          * available on dst_cpu.
6919          */
6920         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
6921             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
6922                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
6923                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
6924                         return 1;
6925         }
6926
6927         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6928 }
6929
6930 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6931
6932 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6933 {
6934         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6935         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6936         int cpu, balance_cpu = -1;
6937
6938         /*
6939          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6940          * to do the newly idle load balance.
6941          */
6942         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6943                 return 1;
6944
6945         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6946         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6947         /* Try to find first idle cpu */
6948         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6949                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6950                         continue;
6951
6952                 balance_cpu = cpu;
6953                 break;
6954         }
6955
6956         if (balance_cpu == -1)
6957                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6958
6959         /*
6960          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6961          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6962          */
6963         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6964 }
6965
6966 /*
6967  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6968  * tasks if there is an imbalance.
6969  */
6970 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6971                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6972                         int *continue_balancing)
6973 {
6974         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6975         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6976         struct sched_group *group;
6977         struct rq *busiest;
6978         unsigned long flags;
6979         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6980
6981         struct lb_env env = {
6982                 .sd             = sd,
6983                 .dst_cpu        = this_cpu,
6984                 .dst_rq         = this_rq,
6985                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6986                 .idle           = idle,
6987                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6988                 .cpus           = cpus,
6989                 .fbq_type       = all,
6990                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6991         };
6992
6993         /*
6994          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6995          * other cpus in our group
6996          */
6997         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6998                 env.dst_grpmask = NULL;
6999
7000         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7001
7002         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7003
7004 redo:
7005         if (!should_we_balance(&env)) {
7006                 *continue_balancing = 0;
7007                 goto out_balanced;
7008         }
7009
7010         group = find_busiest_group(&env);
7011         if (!group) {
7012                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7013                 goto out_balanced;
7014         }
7015
7016         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7017         if (!busiest) {
7018                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7019                 goto out_balanced;
7020         }
7021
7022         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7023
7024         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7025
7026         env.src_cpu = busiest->cpu;
7027         env.src_rq = busiest;
7028
7029         ld_moved = 0;
7030         if (busiest->nr_running > 1) {
7031                 /*
7032                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7033                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7034                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7035                  * correctly treated as an imbalance.
7036                  */
7037                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7038                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7039
7040 more_balance:
7041                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7042
7043                 /*
7044                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7045                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7046                  */
7047                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7048
7049                 /*
7050                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7051                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7052                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7053                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7054                  * See task_rq_lock() family for the details.
7055                  */
7056
7057                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7058
7059                 if (cur_ld_moved) {
7060                         attach_tasks(&env);
7061                         ld_moved += cur_ld_moved;
7062                 }
7063
7064                 local_irq_restore(flags);
7065
7066                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7067                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7068                         goto more_balance;
7069                 }
7070
7071                 /*
7072                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7073                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7074                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7075                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7076                  * sched_group.
7077                  *
7078                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7079                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7080                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7081                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7082                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7083                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7084                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7085                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7086                  * This however should not happen so much in practice and
7087                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7088                  * excess load moved.
7089                  */
7090                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7091
7092                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7093                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7094
7095                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7096                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7097                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7098                         env.loop         = 0;
7099                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7100
7101                         /*
7102                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7103                          * need to continue with same src_cpu.
7104                          */
7105                         goto more_balance;
7106                 }
7107
7108                 /*
7109                  * We failed to reach balance because of affinity.
7110                  */
7111                 if (sd_parent) {
7112                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7113
7114                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7115                                 *group_imbalance = 1;
7116                 }
7117
7118                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7119                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7120                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7121                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7122                                 env.loop = 0;
7123                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7124                                 goto redo;
7125                         }
7126                         goto out_all_pinned;
7127                 }
7128         }
7129
7130         if (!ld_moved) {
7131                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7132                 /*
7133                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7134                  * We do not want newidle balance, which can be very
7135                  * frequent, pollute the failure counter causing
7136                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7137                  */
7138                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7139                         sd->nr_balance_failed++;
7140
7141                 if (need_active_balance(&env)) {
7142                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7143
7144                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7145                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7146                          * moved to this_cpu
7147                          */
7148                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7149                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7150                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7151                                                             flags);
7152                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7153                                 goto out_one_pinned;
7154                         }
7155
7156                         /*
7157                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7158                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7159                          * only after active load balance is finished.
7160                          */
7161                         if (!busiest->active_balance) {
7162                                 busiest->active_balance = 1;
7163                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7164                                 active_balance = 1;
7165                         }
7166                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7167
7168                         if (active_balance) {
7169                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7170                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7171                                         &busiest->active_balance_work);
7172                         }
7173
7174                         /*
7175                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7176                          * counter.
7177                          */
7178                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7179                 }
7180         } else
7181                 sd->nr_balance_failed = 0;
7182
7183         if (likely(!active_balance)) {
7184                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7185                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7186         } else {
7187                 /*
7188                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7189                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7190                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7191                  * detach_tasks).
7192                  */
7193                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7194                         sd->balance_interval *= 2;
7195         }
7196
7197         goto out;
7198
7199 out_balanced:
7200         /*
7201          * We reach balance although we may have faced some affinity
7202          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7203          */
7204         if (sd_parent) {
7205                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7206
7207                 if (*group_imbalance)
7208                         *group_imbalance = 0;
7209         }
7210
7211 out_all_pinned:
7212         /*
7213          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7214          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7215          * can try to migrate them.
7216          */
7217         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7218
7219         sd->nr_balance_failed = 0;
7220
7221 out_one_pinned:
7222         /* tune up the balancing interval */
7223         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7224                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7225                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7226                 sd->balance_interval *= 2;
7227
7228         ld_moved = 0;
7229 out:
7230         return ld_moved;
7231 }
7232
7233 static inline unsigned long
7234 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7235 {
7236         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7237
7238         if (cpu_busy)
7239                 interval *= sd->busy_factor;
7240
7241         /* scale ms to jiffies */
7242         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7243         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7244
7245         return interval;
7246 }
7247
7248 static inline void
7249 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7250 {
7251         unsigned long interval, next;
7252
7253         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7254         next = sd->last_balance + interval;
7255
7256         if (time_after(*next_balance, next))
7257                 *next_balance = next;
7258 }
7259
7260 /*
7261  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7262  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7263  */
7264 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7265 {
7266         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7267         int this_cpu = this_rq->cpu;
7268         struct sched_domain *sd;
7269         int pulled_task = 0;
7270         u64 curr_cost = 0;
7271
7272         idle_enter_fair(this_rq);
7273
7274         /*
7275          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7276          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7277          */
7278         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7279
7280         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7281             !this_rq->rd->overload) {
7282                 rcu_read_lock();
7283                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7284                 if (sd)
7285                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7286                 rcu_read_unlock();
7287
7288                 goto out;
7289         }
7290
7291         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7292
7293         update_blocked_averages(this_cpu);
7294         rcu_read_lock();
7295         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7296                 int continue_balancing = 1;
7297                 u64 t0, domain_cost;
7298
7299                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7300                         continue;
7301
7302                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7303                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7304                         break;
7305                 }
7306
7307                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7308                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7309
7310                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7311                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7312                                                    &continue_balancing);
7313
7314                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7315                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7316                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7317
7318                         curr_cost += domain_cost;
7319                 }
7320
7321                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7322
7323                 /*
7324                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7325                  * now runnable tasks on this rq.
7326                  */
7327                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7328                         break;
7329         }
7330         rcu_read_unlock();
7331
7332         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7333
7334         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7335                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7336
7337         /*
7338          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7339          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7340          * pretend we pulled a task.
7341          */
7342         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7343                 pulled_task = 1;
7344
7345 out:
7346         /* Move the next balance forward */
7347         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7348                 this_rq->next_balance = next_balance;
7349
7350         /* Is there a task of a high priority class? */
7351         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7352                 pulled_task = -1;
7353
7354         if (pulled_task) {
7355                 idle_exit_fair(this_rq);
7356                 this_rq->idle_stamp = 0;
7357         }
7358
7359         return pulled_task;
7360 }
7361
7362 /*
7363  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7364  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7365  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7366  * avoids physical / logical imbalances.
7367  */
7368 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7369 {
7370         struct rq *busiest_rq = data;
7371         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7372         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7373         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7374         struct sched_domain *sd;
7375         struct task_struct *p = NULL;
7376
7377         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7378
7379         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7380         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7381                      !busiest_rq->active_balance))
7382                 goto out_unlock;
7383
7384         /* Is there any task to move? */
7385         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7386                 goto out_unlock;
7387
7388         /*
7389          * This condition is "impossible", if it occurs
7390          * we need to fix it. Originally reported by
7391          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7392          */
7393         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7394
7395         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7396         rcu_read_lock();
7397         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7398                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7399                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7400                                 break;
7401         }
7402
7403         if (likely(sd)) {
7404                 struct lb_env env = {
7405                         .sd             = sd,
7406                         .dst_cpu        = target_cpu,
7407                         .dst_rq         = target_rq,
7408                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7409                         .src_rq         = busiest_rq,
7410                         .idle           = CPU_IDLE,
7411                 };
7412
7413                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7414
7415                 p = detach_one_task(&env);
7416                 if (p)
7417                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7418                 else
7419                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7420         }
7421         rcu_read_unlock();
7422 out_unlock:
7423         busiest_rq->active_balance = 0;
7424         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7425
7426         if (p)
7427                 attach_one_task(target_rq, p);
7428
7429         local_irq_enable();
7430
7431         return 0;
7432 }
7433
7434 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7435 {
7436         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7437 }
7438
7439 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7440 /*
7441  * idle load balancing details
7442  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7443  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7444  *   load balancing for all the idle CPUs.
7445  */
7446 static struct {
7447         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7448         atomic_t nr_cpus;
7449         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7450 } nohz ____cacheline_aligned;
7451
7452 static inline int find_new_ilb(void)
7453 {
7454         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7455
7456         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7457                 return ilb;
7458
7459         return nr_cpu_ids;
7460 }
7461
7462 /*
7463  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7464  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7465  * CPU (if there is one).
7466  */
7467 static void nohz_balancer_kick(void)
7468 {
7469         int ilb_cpu;
7470
7471         nohz.next_balance++;
7472
7473         ilb_cpu = find_new_ilb();
7474
7475         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7476                 return;
7477
7478         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7479                 return;
7480         /*
7481          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7482          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7483          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7484          * will be run before returning from the IPI.
7485          */
7486         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7487         return;
7488 }
7489
7490 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7491 {
7492         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7493                 /*
7494                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7495                  */
7496                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7497                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7498                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7499                 }
7500                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7501         }
7502 }
7503
7504 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7505 {
7506         struct sched_domain *sd;
7507         int cpu = smp_processor_id();
7508
7509         rcu_read_lock();
7510         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7511
7512         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7513                 goto unlock;
7514         sd->nohz_idle = 0;
7515
7516         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7517 unlock:
7518         rcu_read_unlock();
7519 }
7520
7521 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7522 {
7523         struct sched_domain *sd;
7524         int cpu = smp_processor_id();
7525
7526         rcu_read_lock();
7527         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7528
7529         if (!sd || sd->nohz_idle)
7530                 goto unlock;
7531         sd->nohz_idle = 1;
7532
7533         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7534 unlock:
7535         rcu_read_unlock();
7536 }
7537
7538 /*
7539  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7540  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7541  */
7542 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7543 {
7544         /*
7545          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7546          */
7547         if (!cpu_active(cpu))
7548                 return;
7549
7550         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7551                 return;
7552
7553         /*
7554          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7555          */
7556         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7557                 return;
7558
7559         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7560         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7561         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7562 }
7563
7564 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7565                                         unsigned long action, void *hcpu)
7566 {
7567         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7568         case CPU_DYING:
7569                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7570                 return NOTIFY_OK;
7571         default:
7572                 return NOTIFY_DONE;
7573         }
7574 }
7575 #endif
7576
7577 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7578
7579 /*
7580  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7581  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7582  */
7583 void update_max_interval(void)
7584 {
7585         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7586 }
7587
7588 /*
7589  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7590  * and initiates a balancing operation if so.
7591  *
7592  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7593  */
7594 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7595 {
7596         int continue_balancing = 1;
7597         int cpu = rq->cpu;
7598         unsigned long interval;
7599         struct sched_domain *sd;
7600         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7601         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7602         int update_next_balance = 0;
7603         int need_serialize, need_decay = 0;
7604         u64 max_cost = 0;
7605
7606         update_blocked_averages(cpu);
7607
7608         rcu_read_lock();
7609         for_each_domain(cpu, sd) {
7610                 /*
7611                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7612                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7613                  */
7614                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7615                         sd->max_newidle_lb_cost =
7616                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7617                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7618                         need_decay = 1;
7619                 }
7620                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7621
7622                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7623                         continue;
7624
7625                 /*
7626                  * Stop the load balance at this level. There is another
7627                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7628                  * actively.
7629                  */
7630                 if (!continue_balancing) {
7631                         if (need_decay)
7632                                 continue;
7633                         break;
7634                 }
7635
7636                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7637
7638                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7639                 if (need_serialize) {
7640                         if (!spin_trylock(&balancing))
7641                                 goto out;
7642                 }
7643
7644                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7645                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7646                                 /*
7647                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7648                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7649                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7650                                  */
7651                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7652                         }
7653                         sd->last_balance = jiffies;
7654                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7655                 }
7656                 if (need_serialize)
7657                         spin_unlock(&balancing);
7658 out:
7659                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7660                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7661                         update_next_balance = 1;
7662                 }
7663         }
7664         if (need_decay) {
7665                 /*
7666                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7667                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7668                  */
7669                 rq->max_idle_balance_cost =
7670                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7671         }
7672         rcu_read_unlock();
7673
7674         /*
7675          * next_balance will be updated only when there is a need.
7676          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7677          * updated.
7678          */
7679         if (likely(update_next_balance)) {
7680                 rq->next_balance = next_balance;
7681
7682 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7683                 /*
7684                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7685                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7686                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7687                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7688                  * balance for itself and we need to update the
7689                  * nohz.next_balance accordingly.
7690                  */
7691                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7692                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7693 #endif
7694         }
7695 }
7696
7697 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7698 /*
7699  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7700  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7701  */
7702 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7703 {
7704         int this_cpu = this_rq->cpu;
7705         struct rq *rq;
7706         int balance_cpu;
7707         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7708         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7709         int update_next_balance = 0;
7710
7711         if (idle != CPU_IDLE ||
7712             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7713                 goto end;
7714
7715         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7716                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7717                         continue;
7718
7719                 /*
7720                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7721                  * work being done for other cpus. Next load
7722                  * balancing owner will pick it up.
7723                  */
7724                 if (need_resched())
7725                         break;
7726
7727                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7728
7729                 /*
7730                  * If time for next balance is due,
7731                  * do the balance.
7732                  */
7733                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7734                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7735                         update_rq_clock(rq);
7736                         update_idle_cpu_load(rq);
7737                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7738                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7739                 }
7740
7741                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7742                         next_balance = rq->next_balance;
7743                         update_next_balance = 1;
7744                 }
7745         }
7746
7747         /*
7748          * next_balance will be updated only when there is a need.
7749          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7750          * updated.
7751          */
7752         if (likely(update_next_balance))
7753                 nohz.next_balance = next_balance;
7754 end:
7755         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7756 }
7757
7758 /*
7759  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7760  * of an idle cpu in the system.
7761  *   - This rq has more than one task.
7762  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7763  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7764  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7765  *     multiple busy cpu.
7766  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7767  *     domain span are idle.
7768  */
7769 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7770 {
7771         unsigned long now = jiffies;
7772         struct sched_domain *sd;
7773         struct sched_group_capacity *sgc;
7774         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7775         bool kick = false;
7776
7777         if (unlikely(rq->idle_balance))
7778                 return false;
7779
7780        /*
7781         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7782         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7783         */
7784         set_cpu_sd_state_busy();
7785         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7786
7787         /*
7788          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7789          * balancing.
7790          */
7791         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7792                 return false;
7793
7794         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7795                 return false;
7796
7797         if (rq->nr_running >= 2)
7798                 return true;
7799
7800         rcu_read_lock();
7801         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7802         if (sd) {
7803                 sgc = sd->groups->sgc;
7804                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7805
7806                 if (nr_busy > 1) {
7807                         kick = true;
7808                         goto unlock;
7809                 }
7810
7811         }
7812
7813         sd = rcu_dereference(rq->sd);
7814         if (sd) {
7815                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
7816                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
7817                         kick = true;
7818                         goto unlock;
7819                 }
7820         }
7821
7822         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7823         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7824                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
7825                 kick = true;
7826                 goto unlock;
7827         }
7828
7829 unlock:
7830         rcu_read_unlock();
7831         return kick;
7832 }
7833 #else
7834 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7835 #endif
7836
7837 /*
7838  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7839  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7840  */
7841 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7842 {
7843         struct rq *this_rq = this_rq();
7844         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7845                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7846
7847         /*
7848          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7849          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7850          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
7851          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
7852          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
7853          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
7854          */
7855         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7856         rebalance_domains(this_rq, idle);
7857 }
7858
7859 /*
7860  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7861  */
7862 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7863 {
7864         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7865         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7866                 return;
7867
7868         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7869                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7870 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7871         if (nohz_kick_needed(rq))
7872                 nohz_balancer_kick();
7873 #endif
7874 }
7875
7876 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7877 {
7878         update_sysctl();
7879
7880         update_runtime_enabled(rq);
7881 }
7882
7883 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7884 {
7885         update_sysctl();
7886
7887         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7888         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7889 }
7890
7891 #endif /* CONFIG_SMP */
7892
7893 /*
7894  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7895  */
7896 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7897 {
7898         struct cfs_rq *cfs_rq;
7899         struct sched_entity *se = &curr->se;
7900
7901         for_each_sched_entity(se) {
7902                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7903                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7904         }
7905
7906         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
7907                 task_tick_numa(rq, curr);
7908 }
7909
7910 /*
7911  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7912  *  - child not yet on the tasklist
7913  *  - preemption disabled
7914  */
7915 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7916 {
7917         struct cfs_rq *cfs_rq;
7918         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7919         int this_cpu = smp_processor_id();
7920         struct rq *rq = this_rq();
7921         unsigned long flags;
7922
7923         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7924
7925         update_rq_clock(rq);
7926
7927         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7928         curr = cfs_rq->curr;
7929
7930         /*
7931          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7932          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7933          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7934          * of child point to valid ones.
7935          */
7936         rcu_read_lock();
7937         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7938         rcu_read_unlock();
7939
7940         update_curr(cfs_rq);
7941
7942         if (curr)
7943                 se->vruntime = curr->vruntime;
7944         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7945
7946         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7947                 /*
7948                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7949                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7950                  */
7951                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7952                 resched_curr(rq);
7953         }
7954
7955         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7956
7957         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7958 }
7959
7960 /*
7961  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7962  * the current task.
7963  */
7964 static void
7965 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7966 {
7967         if (!task_on_rq_queued(p))
7968                 return;
7969
7970         /*
7971          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7972          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7973          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7974          */
7975         if (rq->curr == p) {
7976                 if (p->prio > oldprio)
7977                         resched_curr(rq);
7978         } else
7979                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7980 }
7981
7982 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
7983 {
7984         struct sched_entity *se = &p->se;
7985
7986         /*
7987          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
7988          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
7989          * vruntime.
7990          */
7991         if (p->on_rq)
7992                 return true;
7993
7994         /*
7995          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7996          * But there are some cases where it has already been normalized:
7997          *
7998          * - A forked child which is waiting for being woken up by
7999          *   wake_up_new_task().
8000          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8001          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8002          */
8003         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8004                 return true;
8005
8006         return false;
8007 }
8008
8009 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8010 {
8011         struct sched_entity *se = &p->se;
8012         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8013
8014         if (!vruntime_normalized(p)) {
8015                 /*
8016                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8017                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8018                  */
8019                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8020                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8021         }
8022
8023         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8024         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8025 }
8026
8027 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8028 {
8029         struct sched_entity *se = &p->se;
8030         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8031
8032 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8033         /*
8034          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8035          * class maintain depth value), reset depth properly.
8036          */
8037         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8038 #endif
8039
8040         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8041         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8042
8043         if (!vruntime_normalized(p))
8044                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8045 }
8046
8047 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8048 {
8049         detach_task_cfs_rq(p);
8050 }
8051
8052 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8053 {
8054         attach_task_cfs_rq(p);
8055
8056         if (task_on_rq_queued(p)) {
8057                 /*
8058                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8059                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8060                  * if we can still preempt the current task.
8061                  */
8062                 if (rq->curr == p)
8063                         resched_curr(rq);
8064                 else
8065                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8066         }
8067 }
8068
8069 /* Account for a task changing its policy or group.
8070  *
8071  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8072  * migrates between groups/classes.
8073  */
8074 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8075 {
8076         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8077
8078         for_each_sched_entity(se) {
8079                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8080
8081                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8082                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8083                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8084         }
8085 }
8086
8087 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8088 {
8089         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8090         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8091 #ifndef CONFIG_64BIT
8092         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8093 #endif
8094 #ifdef CONFIG_SMP
8095         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8096         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8097 #endif
8098 }
8099
8100 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8101 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8102 {
8103         detach_task_cfs_rq(p);
8104         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8105
8106 #ifdef CONFIG_SMP
8107         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8108         p->se.avg.last_update_time = 0;
8109 #endif
8110         attach_task_cfs_rq(p);
8111 }
8112
8113 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8114 {
8115         int i;
8116
8117         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8118
8119         for_each_possible_cpu(i) {
8120                 if (tg->cfs_rq)
8121                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8122                 if (tg->se) {
8123                         if (tg->se[i])
8124                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8125                         kfree(tg->se[i]);
8126                 }
8127         }
8128
8129         kfree(tg->cfs_rq);
8130         kfree(tg->se);
8131 }
8132
8133 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8134 {
8135         struct cfs_rq *cfs_rq;
8136         struct sched_entity *se;
8137         int i;
8138
8139         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8140         if (!tg->cfs_rq)
8141                 goto err;
8142         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8143         if (!tg->se)
8144                 goto err;
8145
8146         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8147
8148         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8149
8150         for_each_possible_cpu(i) {
8151                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8152                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8153                 if (!cfs_rq)
8154                         goto err;
8155
8156                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8157                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8158                 if (!se)
8159                         goto err_free_rq;
8160
8161                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8162                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8163                 init_entity_runnable_average(se);
8164         }
8165
8166         return 1;
8167
8168 err_free_rq:
8169         kfree(cfs_rq);
8170 err:
8171         return 0;
8172 }
8173
8174 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8175 {
8176         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8177         unsigned long flags;
8178
8179         /*
8180         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8181         * check on_list without danger of it being re-added.
8182         */
8183         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8184                 return;
8185
8186         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8187         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8188         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8189 }
8190
8191 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8192                         struct sched_entity *se, int cpu,
8193                         struct sched_entity *parent)
8194 {
8195         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8196
8197         cfs_rq->tg = tg;
8198         cfs_rq->rq = rq;
8199         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8200
8201         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8202         tg->se[cpu] = se;
8203
8204         /* se could be NULL for root_task_group */
8205         if (!se)
8206                 return;
8207
8208         if (!parent) {
8209                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8210                 se->depth = 0;
8211         } else {
8212                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8213                 se->depth = parent->depth + 1;
8214         }
8215
8216         se->my_q = cfs_rq;
8217         /* guarantee group entities always have weight */
8218         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8219         se->parent = parent;
8220 }
8221
8222 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8223
8224 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8225 {
8226         int i;
8227         unsigned long flags;
8228
8229         /*
8230          * We can't change the weight of the root cgroup.
8231          */
8232         if (!tg->se[0])
8233                 return -EINVAL;
8234
8235         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8236
8237         mutex_lock(&shares_mutex);
8238         if (tg->shares == shares)
8239                 goto done;
8240
8241         tg->shares = shares;
8242         for_each_possible_cpu(i) {
8243                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8244                 struct sched_entity *se;
8245
8246                 se = tg->se[i];
8247                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8248                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8249
8250                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8251                 update_rq_clock(rq);
8252                 for_each_sched_entity(se)
8253                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8254                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8255         }
8256
8257 done:
8258         mutex_unlock(&shares_mutex);
8259         return 0;
8260 }
8261 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8262
8263 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8264
8265 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8266 {
8267         return 1;
8268 }
8269
8270 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8271
8272 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8273
8274
8275 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8276 {
8277         struct sched_entity *se = &task->se;
8278         unsigned int rr_interval = 0;
8279
8280         /*
8281          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8282          * idle runqueue:
8283          */
8284         if (rq->cfs.load.weight)
8285                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8286
8287         return rr_interval;
8288 }
8289
8290 /*
8291  * All the scheduling class methods:
8292  */
8293 const struct sched_class fair_sched_class = {
8294         .next                   = &idle_sched_class,
8295         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8296         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8297         .yield_task             = yield_task_fair,
8298         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8299
8300         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8301
8302         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8303         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8304
8305 #ifdef CONFIG_SMP
8306         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8307         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8308
8309         .rq_online              = rq_online_fair,
8310         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8311
8312         .task_waking            = task_waking_fair,
8313         .task_dead              = task_dead_fair,
8314         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8315 #endif
8316
8317         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8318         .task_tick              = task_tick_fair,
8319         .task_fork              = task_fork_fair,
8320
8321         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8322         .switched_from          = switched_from_fair,
8323         .switched_to            = switched_to_fair,
8324
8325         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8326
8327         .update_curr            = update_curr_fair,
8328
8329 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8330         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8331 #endif
8332 };
8333
8334 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8335 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8336 {
8337         struct cfs_rq *cfs_rq;
8338
8339         rcu_read_lock();
8340         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8341                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8342         rcu_read_unlock();
8343 }
8344
8345 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8346 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8347 {
8348         int node;
8349         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8350
8351         for_each_online_node(node) {
8352                 if (p->numa_faults) {
8353                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8354                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8355                 }
8356                 if (p->numa_group) {
8357                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8358                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8359                 }
8360                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8361         }
8362 }
8363 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8364 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8365
8366 __init void init_sched_fair_class(void)
8367 {
8368 #ifdef CONFIG_SMP
8369         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8370
8371 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8372         nohz.next_balance = jiffies;
8373         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8374         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8375 #endif
8376 #endif /* SMP */
8377
8378 }