FIXUP: sched: fix build for non-SMP target
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37 #include "tune.h"
38
39 /*
40  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
41  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
42  *
43  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
44  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
45  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
46  * based scheduling concepts.
47  *
48  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
49  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
50  */
51 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
53
54 /*
55  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
56  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
57  *
58  * Options are:
59  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
61  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
62  */
63 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
64         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
65
66 /*
67  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
68  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
69  */
70 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
72
73 /*
74  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
75  */
76 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
77
78 /*
79  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
80  * parent will (try to) run first.
81  */
82 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
83
84 /*
85  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
86  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
87  *
88  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
89  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
90  * have immediate wakeup/sleep latencies.
91  */
92 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
94
95 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
96
97 /*
98  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
99  * distribution.
100  * (default: 10msec)
101  */
102 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
103
104 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
105 /*
106  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
107  * each time a cfs_rq requests quota.
108  *
109  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
110  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
111  * we will always only issue the remaining available time.
112  *
113  * default: 5 msec, units: microseconds
114   */
115 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
116 #endif
117
118 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
119 {
120         lw->weight += inc;
121         lw->inv_weight = 0;
122 }
123
124 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
125 {
126         lw->weight -= dec;
127         lw->inv_weight = 0;
128 }
129
130 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
131 {
132         lw->weight = w;
133         lw->inv_weight = 0;
134 }
135
136 /*
137  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
138  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
139  * to users decreases. But the relationship is not linear,
140  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
141  * number of CPUs.
142  *
143  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
144  */
145 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
146 {
147         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
148         unsigned int factor;
149
150         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
151         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
152                 factor = 1;
153                 break;
154         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
155                 factor = cpus;
156                 break;
157         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
158         default:
159                 factor = 1 + ilog2(cpus);
160                 break;
161         }
162
163         return factor;
164 }
165
166 static void update_sysctl(void)
167 {
168         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
169
170 #define SET_SYSCTL(name) \
171         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
172         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
173         SET_SYSCTL(sched_latency);
174         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
175 #undef SET_SYSCTL
176 }
177
178 void sched_init_granularity(void)
179 {
180         update_sysctl();
181 }
182
183 #define WMULT_CONST     (~0U)
184 #define WMULT_SHIFT     32
185
186 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
187 {
188         unsigned long w;
189
190         if (likely(lw->inv_weight))
191                 return;
192
193         w = scale_load_down(lw->weight);
194
195         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
196                 lw->inv_weight = 1;
197         else if (unlikely(!w))
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
199         else
200                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
201 }
202
203 /*
204  * delta_exec * weight / lw.weight
205  *   OR
206  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
207  *
208  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
209  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
210  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
211  *
212  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
213  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
214  */
215 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
216 {
217         u64 fact = scale_load_down(weight);
218         int shift = WMULT_SHIFT;
219
220         __update_inv_weight(lw);
221
222         if (unlikely(fact >> 32)) {
223                 while (fact >> 32) {
224                         fact >>= 1;
225                         shift--;
226                 }
227         }
228
229         /* hint to use a 32x32->64 mul */
230         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
231
232         while (fact >> 32) {
233                 fact >>= 1;
234                 shift--;
235         }
236
237         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
238 }
239
240
241 const struct sched_class fair_sched_class;
242
243 /**************************************************************
244  * CFS operations on generic schedulable entities:
245  */
246
247 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
248
249 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
250 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
251 {
252         return cfs_rq->rq;
253 }
254
255 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
256 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
257
258 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
259 {
260 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
261         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
262 #endif
263         return container_of(se, struct task_struct, se);
264 }
265
266 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
267 #define for_each_sched_entity(se) \
268                 for (; se; se = se->parent)
269
270 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
271 {
272         return p->se.cfs_rq;
273 }
274
275 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
276 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
277 {
278         return se->cfs_rq;
279 }
280
281 /* runqueue "owned" by this group */
282 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
283 {
284         return grp->my_q;
285 }
286
287 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
288 {
289         if (!cfs_rq->on_list) {
290                 /*
291                  * Ensure we either appear before our parent (if already
292                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
293                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
294                  * reduces this to two cases.
295                  */
296                 if (cfs_rq->tg->parent &&
297                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
298                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
299                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
300                 } else {
301                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 }
304
305                 cfs_rq->on_list = 1;
306         }
307 }
308
309 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
310 {
311         if (cfs_rq->on_list) {
312                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
313                 cfs_rq->on_list = 0;
314         }
315 }
316
317 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
318 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
319         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
320
321 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
322 static inline struct cfs_rq *
323 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
324 {
325         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
326                 return se->cfs_rq;
327
328         return NULL;
329 }
330
331 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
332 {
333         return se->parent;
334 }
335
336 static void
337 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
338 {
339         int se_depth, pse_depth;
340
341         /*
342          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
343          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
344          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
345          * parent.
346          */
347
348         /* First walk up until both entities are at same depth */
349         se_depth = (*se)->depth;
350         pse_depth = (*pse)->depth;
351
352         while (se_depth > pse_depth) {
353                 se_depth--;
354                 *se = parent_entity(*se);
355         }
356
357         while (pse_depth > se_depth) {
358                 pse_depth--;
359                 *pse = parent_entity(*pse);
360         }
361
362         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
363                 *se = parent_entity(*se);
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366 }
367
368 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
369
370 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
371 {
372         return container_of(se, struct task_struct, se);
373 }
374
375 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
376 {
377         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
378 }
379
380 #define entity_is_task(se)      1
381
382 #define for_each_sched_entity(se) \
383                 for (; se; se = NULL)
384
385 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
386 {
387         return &task_rq(p)->cfs;
388 }
389
390 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
391 {
392         struct task_struct *p = task_of(se);
393         struct rq *rq = task_rq(p);
394
395         return &rq->cfs;
396 }
397
398 /* runqueue "owned" by this group */
399 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
400 {
401         return NULL;
402 }
403
404 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
405 {
406 }
407
408 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
413                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
414
415 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
416 {
417         return NULL;
418 }
419
420 static inline void
421 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
422 {
423 }
424
425 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
426
427 static __always_inline
428 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
429
430 /**************************************************************
431  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
432  */
433
434 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
435 {
436         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
437         if (delta > 0)
438                 max_vruntime = vruntime;
439
440         return max_vruntime;
441 }
442
443 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
444 {
445         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
446         if (delta < 0)
447                 min_vruntime = vruntime;
448
449         return min_vruntime;
450 }
451
452 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
453                                 struct sched_entity *b)
454 {
455         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
456 }
457
458 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
459 {
460         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
461
462         if (cfs_rq->curr)
463                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
464
465         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
466                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
467                                                    struct sched_entity,
468                                                    run_node);
469
470                 if (!cfs_rq->curr)
471                         vruntime = se->vruntime;
472                 else
473                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
474         }
475
476         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
477         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
478 #ifndef CONFIG_64BIT
479         smp_wmb();
480         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
481 #endif
482 }
483
484 /*
485  * Enqueue an entity into the rb-tree:
486  */
487 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
488 {
489         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
490         struct rb_node *parent = NULL;
491         struct sched_entity *entry;
492         int leftmost = 1;
493
494         /*
495          * Find the right place in the rbtree:
496          */
497         while (*link) {
498                 parent = *link;
499                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
500                 /*
501                  * We dont care about collisions. Nodes with
502                  * the same key stay together.
503                  */
504                 if (entity_before(se, entry)) {
505                         link = &parent->rb_left;
506                 } else {
507                         link = &parent->rb_right;
508                         leftmost = 0;
509                 }
510         }
511
512         /*
513          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
514          * used):
515          */
516         if (leftmost)
517                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
518
519         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
520         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
521 }
522
523 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
524 {
525         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
526                 struct rb_node *next_node;
527
528                 next_node = rb_next(&se->run_node);
529                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
530         }
531
532         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
533 }
534
535 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
536 {
537         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
538
539         if (!left)
540                 return NULL;
541
542         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
543 }
544
545 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
546 {
547         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
548
549         if (!next)
550                 return NULL;
551
552         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
553 }
554
555 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
556 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
557 {
558         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
559
560         if (!last)
561                 return NULL;
562
563         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
564 }
565
566 /**************************************************************
567  * Scheduling class statistics methods:
568  */
569
570 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
571                 void __user *buffer, size_t *lenp,
572                 loff_t *ppos)
573 {
574         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
575         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
576
577         if (ret || !write)
578                 return ret;
579
580         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
581                                         sysctl_sched_min_granularity);
582
583 #define WRT_SYSCTL(name) \
584         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
585         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
586         WRT_SYSCTL(sched_latency);
587         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
588 #undef WRT_SYSCTL
589
590         return 0;
591 }
592 #endif
593
594 /*
595  * delta /= w
596  */
597 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
598 {
599         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
600                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
601
602         return delta;
603 }
604
605 /*
606  * The idea is to set a period in which each task runs once.
607  *
608  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
609  * this period because otherwise the slices get too small.
610  *
611  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
612  */
613 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
614 {
615         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
616                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
617         else
618                 return sysctl_sched_latency;
619 }
620
621 /*
622  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
623  * proportional to the weight.
624  *
625  * s = p*P[w/rw]
626  */
627 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
628 {
629         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
630
631         for_each_sched_entity(se) {
632                 struct load_weight *load;
633                 struct load_weight lw;
634
635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
636                 load = &cfs_rq->load;
637
638                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
639                         lw = cfs_rq->load;
640
641                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
642                         load = &lw;
643                 }
644                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
645         }
646         return slice;
647 }
648
649 /*
650  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
651  *
652  * vs = s/w
653  */
654 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
655 {
656         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
657 }
658
659 #ifdef CONFIG_SMP
660 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
661 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
662
663 /*
664  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
665  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
666  * dependent on this value.
667  */
668 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
669 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
670 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
671
672 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
674 {
675         struct sched_avg *sa = &se->avg;
676
677         sa->last_update_time = 0;
678         /*
679          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
680          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
681          * will definitely be update (after enqueue).
682          */
683         sa->period_contrib = 1023;
684         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
685         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
686         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
687         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
688         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
689 }
690
691 #else
692 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
693 {
694 }
695 #endif
696
697 /*
698  * Update the current task's runtime statistics.
699  */
700 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
701 {
702         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
703         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
704         u64 delta_exec;
705
706         if (unlikely(!curr))
707                 return;
708
709         delta_exec = now - curr->exec_start;
710         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
711                 return;
712
713         curr->exec_start = now;
714
715         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
716                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
717
718         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
719         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
720
721         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
722         update_min_vruntime(cfs_rq);
723
724         if (entity_is_task(curr)) {
725                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
726
727                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
728                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
729                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
730         }
731
732         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
733 }
734
735 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
736 {
737         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
738 }
739
740 static inline void
741 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
742 {
743         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
744 }
745
746 /*
747  * Task is being enqueued - update stats:
748  */
749 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         /*
752          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
753          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
754          */
755         if (se != cfs_rq->curr)
756                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
757 }
758
759 static void
760 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
761 {
762         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
763                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
764         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
765         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
766                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
767 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
768         if (entity_is_task(se)) {
769                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
770                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
771         }
772 #endif
773         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
774 }
775
776 static inline void
777 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
778 {
779         /*
780          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
781          * waiting task:
782          */
783         if (se != cfs_rq->curr)
784                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
785 }
786
787 /*
788  * We are picking a new current task - update its stats:
789  */
790 static inline void
791 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
792 {
793         /*
794          * We are starting a new run period:
795          */
796         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
797 }
798
799 /**************************************************
800  * Scheduling class queueing methods:
801  */
802
803 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
804 /*
805  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
806  * calculated based on the tasks virtual memory size and
807  * numa_balancing_scan_size.
808  */
809 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
810 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
811
812 /* Portion of address space to scan in MB */
813 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
814
815 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
816 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
817
818 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
819 {
820         unsigned long rss = 0;
821         unsigned long nr_scan_pages;
822
823         /*
824          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
825          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
826          * on resident pages
827          */
828         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
829         rss = get_mm_rss(p->mm);
830         if (!rss)
831                 rss = nr_scan_pages;
832
833         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
834         return rss / nr_scan_pages;
835 }
836
837 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
838 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
839
840 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
843         unsigned int scan, floor;
844         unsigned int windows = 1;
845
846         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
847                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
848         floor = 1000 / windows;
849
850         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
851         return max_t(unsigned int, floor, scan);
852 }
853
854 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
855 {
856         unsigned int smin = task_scan_min(p);
857         unsigned int smax;
858
859         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
860         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
861         return max(smin, smax);
862 }
863
864 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
865 {
866         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
867         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
868 }
869
870 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
871 {
872         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
873         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
874 }
875
876 struct numa_group {
877         atomic_t refcount;
878
879         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
880         int nr_tasks;
881         pid_t gid;
882
883         struct rcu_head rcu;
884         nodemask_t active_nodes;
885         unsigned long total_faults;
886         /*
887          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
888          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
889          * more by CPU use than by memory faults.
890          */
891         unsigned long *faults_cpu;
892         unsigned long faults[0];
893 };
894
895 /* Shared or private faults. */
896 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
897
898 /* Memory and CPU locality */
899 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
900
901 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
902 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
903
904 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
905 {
906         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
907 }
908
909 /*
910  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
911  * occupy the first half of the array. The second half of the
912  * array is for current counters, which are averaged into the
913  * first set by task_numa_placement.
914  */
915 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
916 {
917         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
918 }
919
920 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
921 {
922         if (!p->numa_faults)
923                 return 0;
924
925         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
926                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
927 }
928
929 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
930 {
931         if (!p->numa_group)
932                 return 0;
933
934         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
935                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
936 }
937
938 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
939 {
940         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
941                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
942 }
943
944 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
945 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
946                                         int maxdist, bool task)
947 {
948         unsigned long score = 0;
949         int node;
950
951         /*
952          * All nodes are directly connected, and the same distance
953          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
954          */
955         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
956                 return 0;
957
958         /*
959          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
960          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
961          */
962         for_each_online_node(node) {
963                 unsigned long faults;
964                 int dist = node_distance(nid, node);
965
966                 /*
967                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
968                  * for placement; nid was already counted.
969                  */
970                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
971                         continue;
972
973                 /*
974                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
975                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
976                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
977                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
978                  * of each group. Skip other nodes.
979                  */
980                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
981                                         dist > maxdist)
982                         continue;
983
984                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
985                 if (task)
986                         faults = task_faults(p, node);
987                 else
988                         faults = group_faults(p, node);
989
990                 /*
991                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
992                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
993                  * directly connected bounce traffic through intermediate
994                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
995                  * The further away a node is, the less the faults count.
996                  * This seems to result in good task placement.
997                  */
998                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
999                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1000                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1001                 }
1002
1003                 score += faults;
1004         }
1005
1006         return score;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1011  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1012  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1013  * evenly spread out between numa nodes.
1014  */
1015 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1016                                         int dist)
1017 {
1018         unsigned long faults, total_faults;
1019
1020         if (!p->numa_faults)
1021                 return 0;
1022
1023         total_faults = p->total_numa_faults;
1024
1025         if (!total_faults)
1026                 return 0;
1027
1028         faults = task_faults(p, nid);
1029         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1030
1031         return 1000 * faults / total_faults;
1032 }
1033
1034 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1035                                          int dist)
1036 {
1037         unsigned long faults, total_faults;
1038
1039         if (!p->numa_group)
1040                 return 0;
1041
1042         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1043
1044         if (!total_faults)
1045                 return 0;
1046
1047         faults = group_faults(p, nid);
1048         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1049
1050         return 1000 * faults / total_faults;
1051 }
1052
1053 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1054                                 int src_nid, int dst_cpu)
1055 {
1056         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1057         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1058         int last_cpupid, this_cpupid;
1059
1060         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1061
1062         /*
1063          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1064          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1065          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1066          *
1067          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1068          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1069          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1070          *
1071          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1072          * same result twice in a row, given these samples are fully
1073          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1074          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1075          *
1076          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1077          * act on an unlikely task<->page relation.
1078          */
1079         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1080         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1081                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1082                 return false;
1083
1084         /* Always allow migrate on private faults */
1085         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1086                 return true;
1087
1088         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1089         if (!ng)
1090                 return true;
1091
1092         /*
1093          * Do not migrate if the destination is not a node that
1094          * is actively used by this numa group.
1095          */
1096         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1097                 return false;
1098
1099         /*
1100          * Source is a node that is not actively used by this
1101          * numa group, while the destination is. Migrate.
1102          */
1103         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1104                 return true;
1105
1106         /*
1107          * Both source and destination are nodes in active
1108          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1109          * by migrating from more heavily used groups, to less
1110          * heavily used ones, spreading the load around.
1111          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1112          */
1113         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1114 }
1115
1116 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1117 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1118 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1119 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1120 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1121
1122 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1123 struct numa_stats {
1124         unsigned long nr_running;
1125         unsigned long load;
1126
1127         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1128         unsigned long compute_capacity;
1129
1130         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1131         unsigned long task_capacity;
1132         int has_free_capacity;
1133 };
1134
1135 /*
1136  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1137  */
1138 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1139 {
1140         int smt, cpu, cpus = 0;
1141         unsigned long capacity;
1142
1143         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1144         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1145                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1146
1147                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1148                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1149                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1150
1151                 cpus++;
1152         }
1153
1154         /*
1155          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1156          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1157          * not find this node attractive.
1158          *
1159          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1160          * imbalance and bail there.
1161          */
1162         if (!cpus)
1163                 return;
1164
1165         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1166         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1167         capacity = cpus / smt; /* cores */
1168
1169         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1170                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1171         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1172 }
1173
1174 struct task_numa_env {
1175         struct task_struct *p;
1176
1177         int src_cpu, src_nid;
1178         int dst_cpu, dst_nid;
1179
1180         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1181
1182         int imbalance_pct;
1183         int dist;
1184
1185         struct task_struct *best_task;
1186         long best_imp;
1187         int best_cpu;
1188 };
1189
1190 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1191                              struct task_struct *p, long imp)
1192 {
1193         if (env->best_task)
1194                 put_task_struct(env->best_task);
1195         if (p)
1196                 get_task_struct(p);
1197
1198         env->best_task = p;
1199         env->best_imp = imp;
1200         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1201 }
1202
1203 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1204                                 struct task_numa_env *env)
1205 {
1206         long imb, old_imb;
1207         long orig_src_load, orig_dst_load;
1208         long src_capacity, dst_capacity;
1209
1210         /*
1211          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1212          *
1213          * src_load        dst_load
1214          * ------------ vs ---------
1215          * src_capacity    dst_capacity
1216          */
1217         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1218         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1219
1220         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1221         if (dst_load < src_load)
1222                 swap(dst_load, src_load);
1223
1224         /* Is the difference below the threshold? */
1225         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1226               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1227         if (imb <= 0)
1228                 return false;
1229
1230         /*
1231          * The imbalance is above the allowed threshold.
1232          * Compare it with the old imbalance.
1233          */
1234         orig_src_load = env->src_stats.load;
1235         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1236
1237         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1238                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1239
1240         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1241                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1242
1243         /* Would this change make things worse? */
1244         return (imb > old_imb);
1245 }
1246
1247 /*
1248  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1249  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1250  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1251  * be exchanged with the source task
1252  */
1253 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1254                               long taskimp, long groupimp)
1255 {
1256         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1257         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1258         struct task_struct *cur;
1259         long src_load, dst_load;
1260         long load;
1261         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1262         long moveimp = imp;
1263         int dist = env->dist;
1264
1265         rcu_read_lock();
1266
1267         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1268         cur = dst_rq->curr;
1269         /*
1270          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1271          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1272          * is safe under RCU read lock.
1273          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1274          * put_task_struct() after the last schedule().
1275          */
1276         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1277                 cur = NULL;
1278         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1279
1280         /*
1281          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1282          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1283          */
1284         if (cur == env->p)
1285                 goto unlock;
1286
1287         /*
1288          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1289          * source and destination node. Calculate the total differential for
1290          * the source task and potential destination task. The more negative
1291          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1292          * be incurred if the tasks were swapped.
1293          */
1294         if (cur) {
1295                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1296                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1297                         goto unlock;
1298
1299                 /*
1300                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1301                  * in any group then look only at task weights.
1302                  */
1303                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1304                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1305                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1306                         /*
1307                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1308                          * tasks within a group over tiny differences.
1309                          */
1310                         if (cur->numa_group)
1311                                 imp -= imp/16;
1312                 } else {
1313                         /*
1314                          * Compare the group weights. If a task is all by
1315                          * itself (not part of a group), use the task weight
1316                          * instead.
1317                          */
1318                         if (cur->numa_group)
1319                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1320                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1321                         else
1322                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1323                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1324                 }
1325         }
1326
1327         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1328                 goto unlock;
1329
1330         if (!cur) {
1331                 /* Is there capacity at our destination? */
1332                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1333                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1334                         goto unlock;
1335
1336                 goto balance;
1337         }
1338
1339         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1340         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1341                         dst_rq->nr_running == 1)
1342                 goto assign;
1343
1344         /*
1345          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1346          */
1347 balance:
1348         load = task_h_load(env->p);
1349         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1350         src_load = env->src_stats.load - load;
1351
1352         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1353                 /*
1354                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1355                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1356                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1357                  * so an actually idle CPU will win.
1358                  */
1359                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1360                         imp = moveimp - 1;
1361                         cur = NULL;
1362                         goto assign;
1363                 }
1364         }
1365
1366         if (imp <= env->best_imp)
1367                 goto unlock;
1368
1369         if (cur) {
1370                 load = task_h_load(cur);
1371                 dst_load -= load;
1372                 src_load += load;
1373         }
1374
1375         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1376                 goto unlock;
1377
1378         /*
1379          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1380          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1381          */
1382         if (!cur)
1383                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1384
1385 assign:
1386         task_numa_assign(env, cur, imp);
1387 unlock:
1388         rcu_read_unlock();
1389 }
1390
1391 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1392                                 long taskimp, long groupimp)
1393 {
1394         int cpu;
1395
1396         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1397                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1398                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1399                         continue;
1400
1401                 env->dst_cpu = cpu;
1402                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1403         }
1404 }
1405
1406 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1407 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1408 {
1409         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1410         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1411
1412         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1413                 return false;
1414
1415         /*
1416          * Only consider a task move if the source has a higher load
1417          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1418          *
1419          *      src->load                dst->load
1420          * --------------------- vs ---------------------
1421          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1422          */
1423         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1424
1425             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1426                 return true;
1427
1428         return false;
1429 }
1430
1431 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1432 {
1433         struct task_numa_env env = {
1434                 .p = p,
1435
1436                 .src_cpu = task_cpu(p),
1437                 .src_nid = task_node(p),
1438
1439                 .imbalance_pct = 112,
1440
1441                 .best_task = NULL,
1442                 .best_imp = 0,
1443                 .best_cpu = -1
1444         };
1445         struct sched_domain *sd;
1446         unsigned long taskweight, groupweight;
1447         int nid, ret, dist;
1448         long taskimp, groupimp;
1449
1450         /*
1451          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1452          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1453          *
1454          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1455          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1456          * to satisfy here.
1457          */
1458         rcu_read_lock();
1459         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1460         if (sd)
1461                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1462         rcu_read_unlock();
1463
1464         /*
1465          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1466          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1467          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1468          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1469          */
1470         if (unlikely(!sd)) {
1471                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1472                 return -EINVAL;
1473         }
1474
1475         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1476         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1477         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1478         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1479         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1480         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1481         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1482         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1483
1484         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1485         if (numa_has_capacity(&env))
1486                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1487
1488         /*
1489          * Look at other nodes in these cases:
1490          * - there is no space available on the preferred_nid
1491          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1492          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1493          *   we need to check other locations.
1494          */
1495         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1496                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1497                 for_each_online_node(nid) {
1498                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1499                                 continue;
1500
1501                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1502                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1503                                                 dist != env.dist) {
1504                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1505                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1506                         }
1507
1508                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1509                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1510                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1511                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1512                                 continue;
1513
1514                         env.dist = dist;
1515                         env.dst_nid = nid;
1516                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1517                         if (numa_has_capacity(&env))
1518                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1519                 }
1520         }
1521
1522         /*
1523          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1524          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1525          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1526          * settle down.
1527          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1528          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1529          */
1530         if (p->numa_group) {
1531                 if (env.best_cpu == -1)
1532                         nid = env.src_nid;
1533                 else
1534                         nid = env.dst_nid;
1535
1536                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1537                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1538         }
1539
1540         /* No better CPU than the current one was found. */
1541         if (env.best_cpu == -1)
1542                 return -EAGAIN;
1543
1544         /*
1545          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1546          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1547          */
1548         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1549
1550         if (env.best_task == NULL) {
1551                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1552                 if (ret != 0)
1553                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1554                 return ret;
1555         }
1556
1557         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1558         if (ret != 0)
1559                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1560         put_task_struct(env.best_task);
1561         return ret;
1562 }
1563
1564 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1565 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1566 {
1567         unsigned long interval = HZ;
1568
1569         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1570         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1571                 return;
1572
1573         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1574         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1575         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1576
1577         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1578         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1579                 return;
1580
1581         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1582         task_numa_migrate(p);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1587  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1588  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1589  * located.
1590  *
1591  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1592  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1593  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1594  * only removed when they drop below 3/16.
1595  */
1596 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1597 {
1598         unsigned long faults, max_faults = 0;
1599         int nid;
1600
1601         for_each_online_node(nid) {
1602                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1603                 if (faults > max_faults)
1604                         max_faults = faults;
1605         }
1606
1607         for_each_online_node(nid) {
1608                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1609                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1610                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1611                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1612                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1613                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1614         }
1615 }
1616
1617 /*
1618  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1619  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1620  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1621  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1622  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1623  */
1624 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1625 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1626
1627 /*
1628  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1629  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1630  * the page accesses are shared with other processes.
1631  * Otherwise, decrease the scan period.
1632  */
1633 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1634                         unsigned long shared, unsigned long private)
1635 {
1636         unsigned int period_slot;
1637         int ratio;
1638         int diff;
1639
1640         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1641         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1642
1643         /*
1644          * If there were no record hinting faults then either the task is
1645          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1646          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1647          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1648          * node is overloaded. In either case, scan slower
1649          */
1650         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1651                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1652                         p->numa_scan_period << 1);
1653
1654                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1655                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1656
1657                 return;
1658         }
1659
1660         /*
1661          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1662          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1663          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1664          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1665          */
1666         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1667         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1668         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1669                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1670                 if (!slot)
1671                         slot = 1;
1672                 diff = slot * period_slot;
1673         } else {
1674                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1675
1676                 /*
1677                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1678                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1679                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1680                  * speaking the intent is that there is little point
1681                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1682                  * simply bounce migrations uselessly
1683                  */
1684                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1685                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1686         }
1687
1688         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1689                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1690         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1695  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1696  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1697  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1698  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1699  */
1700 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1701 {
1702         u64 runtime, delta, now;
1703         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1704         now = p->se.exec_start;
1705         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1706
1707         if (p->last_task_numa_placement) {
1708                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1709                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1710         } else {
1711                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1712                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1713         }
1714
1715         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1716         p->last_task_numa_placement = now;
1717
1718         return delta;
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1723  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1724  * otherwise workloads might not converge.
1725  */
1726 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1727 {
1728         nodemask_t nodes;
1729         int dist;
1730
1731         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1732         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1733                 return nid;
1734
1735         /*
1736          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1737          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1738          * both the node itself, and on nearby nodes.
1739          */
1740         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1741                 unsigned long score, max_score = 0;
1742                 int node, max_node = nid;
1743
1744                 dist = sched_max_numa_distance;
1745
1746                 for_each_online_node(node) {
1747                         score = group_weight(p, node, dist);
1748                         if (score > max_score) {
1749                                 max_score = score;
1750                                 max_node = node;
1751                         }
1752                 }
1753                 return max_node;
1754         }
1755
1756         /*
1757          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1758          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1759          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1760          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1761          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1762          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1763          * keep the complexity of the search down.
1764          */
1765         nodes = node_online_map;
1766         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1767                 unsigned long max_faults = 0;
1768                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1769                 int a, b;
1770
1771                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1772                 if (!find_numa_distance(dist))
1773                         continue;
1774
1775                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1776                         unsigned long faults = 0;
1777                         nodemask_t this_group;
1778                         nodes_clear(this_group);
1779
1780                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1781                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1782                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1783                                         faults += group_faults(p, b);
1784                                         node_set(b, this_group);
1785                                         node_clear(b, nodes);
1786                                 }
1787                         }
1788
1789                         /* Remember the top group. */
1790                         if (faults > max_faults) {
1791                                 max_faults = faults;
1792                                 max_group = this_group;
1793                                 /*
1794                                  * subtle: at the smallest distance there is
1795                                  * just one node left in each "group", the
1796                                  * winner is the preferred nid.
1797                                  */
1798                                 nid = a;
1799                         }
1800                 }
1801                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1802                 if (!max_faults)
1803                         break;
1804                 nodes = max_group;
1805         }
1806         return nid;
1807 }
1808
1809 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1810 {
1811         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1812         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1813         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1814         unsigned long total_faults;
1815         u64 runtime, period;
1816         spinlock_t *group_lock = NULL;
1817
1818         /*
1819          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1820          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1821          * that the field is read in a single access:
1822          */
1823         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1824         if (p->numa_scan_seq == seq)
1825                 return;
1826         p->numa_scan_seq = seq;
1827         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1828
1829         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1830                        p->numa_faults_locality[1];
1831         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1832
1833         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1834         if (p->numa_group) {
1835                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1836                 spin_lock_irq(group_lock);
1837         }
1838
1839         /* Find the node with the highest number of faults */
1840         for_each_online_node(nid) {
1841                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1842                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1843                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1844                 int priv;
1845
1846                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1847                         long diff, f_diff, f_weight;
1848
1849                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1850                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1851                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1852                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1853
1854                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1855                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1856                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1857                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1858
1859                         /*
1860                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1861                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1862                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1863                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1864                          * faults are less important.
1865                          */
1866                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1867                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1868                                    (total_faults + 1);
1869                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1870                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1871
1872                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1873                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1874                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1875                         p->total_numa_faults += diff;
1876                         if (p->numa_group) {
1877                                 /*
1878                                  * safe because we can only change our own group
1879                                  *
1880                                  * mem_idx represents the offset for a given
1881                                  * nid and priv in a specific region because it
1882                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1883                                  */
1884                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1885                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1886                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1887                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1888                         }
1889                 }
1890
1891                 if (faults > max_faults) {
1892                         max_faults = faults;
1893                         max_nid = nid;
1894                 }
1895
1896                 if (group_faults > max_group_faults) {
1897                         max_group_faults = group_faults;
1898                         max_group_nid = nid;
1899                 }
1900         }
1901
1902         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1903
1904         if (p->numa_group) {
1905                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1906                 spin_unlock_irq(group_lock);
1907                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1908         }
1909
1910         if (max_faults) {
1911                 /* Set the new preferred node */
1912                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1913                         sched_setnuma(p, max_nid);
1914
1915                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1916                         numa_migrate_preferred(p);
1917         }
1918 }
1919
1920 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1921 {
1922         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1923 }
1924
1925 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1926 {
1927         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1928                 kfree_rcu(grp, rcu);
1929 }
1930
1931 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1932                         int *priv)
1933 {
1934         struct numa_group *grp, *my_grp;
1935         struct task_struct *tsk;
1936         bool join = false;
1937         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1938         int i;
1939
1940         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1941                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1942                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1943
1944                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1945                 if (!grp)
1946                         return;
1947
1948                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1949                 spin_lock_init(&grp->lock);
1950                 grp->gid = p->pid;
1951                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1952                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1953                                                 nr_node_ids;
1954
1955                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1956
1957                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1958                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1959
1960                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1961
1962                 grp->nr_tasks++;
1963                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1964         }
1965
1966         rcu_read_lock();
1967         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1968
1969         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1970                 goto no_join;
1971
1972         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1973         if (!grp)
1974                 goto no_join;
1975
1976         my_grp = p->numa_group;
1977         if (grp == my_grp)
1978                 goto no_join;
1979
1980         /*
1981          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1982          * the other task will join us.
1983          */
1984         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1985                 goto no_join;
1986
1987         /*
1988          * Tie-break on the grp address.
1989          */
1990         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1991                 goto no_join;
1992
1993         /* Always join threads in the same process. */
1994         if (tsk->mm == current->mm)
1995                 join = true;
1996
1997         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1998         if (flags & TNF_SHARED)
1999                 join = true;
2000
2001         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2002         *priv = !join;
2003
2004         if (join && !get_numa_group(grp))
2005                 goto no_join;
2006
2007         rcu_read_unlock();
2008
2009         if (!join)
2010                 return;
2011
2012         BUG_ON(irqs_disabled());
2013         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2014
2015         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2016                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2017                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2018         }
2019         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2020         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2021
2022         my_grp->nr_tasks--;
2023         grp->nr_tasks++;
2024
2025         spin_unlock(&my_grp->lock);
2026         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2027
2028         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2029
2030         put_numa_group(my_grp);
2031         return;
2032
2033 no_join:
2034         rcu_read_unlock();
2035         return;
2036 }
2037
2038 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2039 {
2040         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2041         void *numa_faults = p->numa_faults;
2042         unsigned long flags;
2043         int i;
2044
2045         if (grp) {
2046                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2047                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2048                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2049                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2050
2051                 grp->nr_tasks--;
2052                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2053                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2054                 put_numa_group(grp);
2055         }
2056
2057         p->numa_faults = NULL;
2058         kfree(numa_faults);
2059 }
2060
2061 /*
2062  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2063  */
2064 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2065 {
2066         struct task_struct *p = current;
2067         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2068         int cpu_node = task_node(current);
2069         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2070         int priv;
2071
2072         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2073                 return;
2074
2075         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2076         if (!p->mm)
2077                 return;
2078
2079         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2080         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2081                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2082                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2083
2084                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2085                 if (!p->numa_faults)
2086                         return;
2087
2088                 p->total_numa_faults = 0;
2089                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2090         }
2091
2092         /*
2093          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2094          * to be private if the accessing pid has not changed
2095          */
2096         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2097                 priv = 1;
2098         } else {
2099                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2100                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2101                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2102         }
2103
2104         /*
2105          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2106          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2107          * actively using should be counted as local. This allows the
2108          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2109          */
2110         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2111                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2112                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2113                 local = 1;
2114
2115         task_numa_placement(p);
2116
2117         /*
2118          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2119          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2120          */
2121         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2122                 numa_migrate_preferred(p);
2123
2124         if (migrated)
2125                 p->numa_pages_migrated += pages;
2126         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2127                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2128
2129         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2130         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2131         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2132 }
2133
2134 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2135 {
2136         /*
2137          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2138          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2139          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2140          * much of an issue though, since this is just used for
2141          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2142          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2143          */
2144         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2145         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2146 }
2147
2148 /*
2149  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2150  * Triggered from task_tick_numa().
2151  */
2152 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2153 {
2154         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2155         struct task_struct *p = current;
2156         struct mm_struct *mm = p->mm;
2157         struct vm_area_struct *vma;
2158         unsigned long start, end;
2159         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2160         long pages, virtpages;
2161
2162         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2163
2164         work->next = work; /* protect against double add */
2165         /*
2166          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2167          *
2168          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2169          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2170          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2171          * work.
2172          */
2173         if (p->flags & PF_EXITING)
2174                 return;
2175
2176         if (!mm->numa_next_scan) {
2177                 mm->numa_next_scan = now +
2178                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2183          */
2184         migrate = mm->numa_next_scan;
2185         if (time_before(now, migrate))
2186                 return;
2187
2188         if (p->numa_scan_period == 0) {
2189                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2190                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2191         }
2192
2193         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2194         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2195                 return;
2196
2197         /*
2198          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2199          * the next time around.
2200          */
2201         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2202
2203         start = mm->numa_scan_offset;
2204         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2205         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2206         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2207         if (!pages)
2208                 return;
2209
2210
2211         down_read(&mm->mmap_sem);
2212         vma = find_vma(mm, start);
2213         if (!vma) {
2214                 reset_ptenuma_scan(p);
2215                 start = 0;
2216                 vma = mm->mmap;
2217         }
2218         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2219                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2220                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2221                         continue;
2222                 }
2223
2224                 /*
2225                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2226                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2227                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2228                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2229                  */
2230                 if (!vma->vm_mm ||
2231                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2232                         continue;
2233
2234                 /*
2235                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2236                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2237                  */
2238                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2239                         continue;
2240
2241                 do {
2242                         start = max(start, vma->vm_start);
2243                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2244                         end = min(end, vma->vm_end);
2245                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2246
2247                         /*
2248                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2249                          * hpages that have at least one present PTE that
2250                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2251                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2252                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2253                          * areas faster.
2254                          */
2255                         if (nr_pte_updates)
2256                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2257                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2258
2259                         start = end;
2260                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2261                                 goto out;
2262
2263                         cond_resched();
2264                 } while (end != vma->vm_end);
2265         }
2266
2267 out:
2268         /*
2269          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2270          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2271          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2272          * scanner to the start so check it now.
2273          */
2274         if (vma)
2275                 mm->numa_scan_offset = start;
2276         else
2277                 reset_ptenuma_scan(p);
2278         up_read(&mm->mmap_sem);
2279 }
2280
2281 /*
2282  * Drive the periodic memory faults..
2283  */
2284 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2285 {
2286         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2287         u64 period, now;
2288
2289         /*
2290          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2291          */
2292         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2293                 return;
2294
2295         /*
2296          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2297          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2298          * task needs to have done some actual work before we bother with
2299          * NUMA placement.
2300          */
2301         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2302         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2303
2304         if (now > curr->node_stamp + period) {
2305                 if (!curr->node_stamp)
2306                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2307                 curr->node_stamp += period;
2308
2309                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2310                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2311                         task_work_add(curr, work, true);
2312                 }
2313         }
2314 }
2315 #else
2316 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2317 {
2318 }
2319
2320 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2321 {
2322 }
2323
2324 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2325 {
2326 }
2327 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2328
2329 static void
2330 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2331 {
2332         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2333         if (!parent_entity(se))
2334                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2335 #ifdef CONFIG_SMP
2336         if (entity_is_task(se)) {
2337                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2338
2339                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2340                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2341         }
2342 #endif
2343         cfs_rq->nr_running++;
2344 }
2345
2346 static void
2347 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2348 {
2349         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2350         if (!parent_entity(se))
2351                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2352         if (entity_is_task(se)) {
2353                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2354                 list_del_init(&se->group_node);
2355         }
2356         cfs_rq->nr_running--;
2357 }
2358
2359 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2360 # ifdef CONFIG_SMP
2361 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2362 {
2363         long tg_weight;
2364
2365         /*
2366          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2367          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2368          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2369          */
2370         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2371         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2372         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2373
2374         return tg_weight;
2375 }
2376
2377 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2378 {
2379         long tg_weight, load, shares;
2380
2381         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2382         load = cfs_rq->load.weight;
2383
2384         shares = (tg->shares * load);
2385         if (tg_weight)
2386                 shares /= tg_weight;
2387
2388         if (shares < MIN_SHARES)
2389                 shares = MIN_SHARES;
2390         if (shares > tg->shares)
2391                 shares = tg->shares;
2392
2393         return shares;
2394 }
2395 # else /* CONFIG_SMP */
2396 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2397 {
2398         return tg->shares;
2399 }
2400 # endif /* CONFIG_SMP */
2401 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2402                             unsigned long weight)
2403 {
2404         if (se->on_rq) {
2405                 /* commit outstanding execution time */
2406                 if (cfs_rq->curr == se)
2407                         update_curr(cfs_rq);
2408                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2409         }
2410
2411         update_load_set(&se->load, weight);
2412
2413         if (se->on_rq)
2414                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2415 }
2416
2417 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2418
2419 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2420 {
2421         struct task_group *tg;
2422         struct sched_entity *se;
2423         long shares;
2424
2425         tg = cfs_rq->tg;
2426         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2427         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2428                 return;
2429 #ifndef CONFIG_SMP
2430         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2431                 return;
2432 #endif
2433         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2434
2435         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2436 }
2437 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2438 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2439 {
2440 }
2441 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2442
2443 #ifdef CONFIG_SMP
2444 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2445 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2446         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2447         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2448         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2449         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2450         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2451         0x85aac367, 0x82cd8698,
2452 };
2453
2454 /*
2455  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2456  * over-estimates when re-combining.
2457  */
2458 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2459             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2460          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2461         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2462 };
2463
2464 /*
2465  * Approximate:
2466  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2467  */
2468 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2469 {
2470         unsigned int local_n;
2471
2472         if (!n)
2473                 return val;
2474         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2475                 return 0;
2476
2477         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2478         local_n = n;
2479
2480         /*
2481          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2482          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2483          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2484          *
2485          * To achieve constant time decay_load.
2486          */
2487         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2488                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2489                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2490         }
2491
2492         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2493         return val;
2494 }
2495
2496 /*
2497  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2498  * average will be: \Sum 1024*y^n
2499  *
2500  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2501  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2502  */
2503 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2504 {
2505         u32 contrib = 0;
2506
2507         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2508                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2509         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2510                 return LOAD_AVG_MAX;
2511
2512         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2513         do {
2514                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2515                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2516
2517                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2518         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2519
2520         contrib = decay_load(contrib, n);
2521         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2522 }
2523
2524 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2525 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2526 #endif
2527
2528 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2529
2530 /*
2531  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2532  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2533  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2534  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2535  *
2536  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2537  *      p0            p1           p2
2538  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2539  *
2540  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2541  *
2542  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2543  * following representation of historical load:
2544  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2545  *
2546  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2547  *   y^32 = 0.5
2548  *
2549  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2550  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2551  * (u_0).
2552  *
2553  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2554  * sum again by y is sufficient to update:
2555  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2556  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2557  */
2558 static __always_inline int
2559 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2560                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2561 {
2562         u64 delta, scaled_delta, periods;
2563         u32 contrib;
2564         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2565         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2566
2567         delta = now - sa->last_update_time;
2568         /*
2569          * This should only happen when time goes backwards, which it
2570          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2571          */
2572         if ((s64)delta < 0) {
2573                 sa->last_update_time = now;
2574                 return 0;
2575         }
2576
2577         /*
2578          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2579          * approximation of 1us and fast to compute.
2580          */
2581         delta >>= 10;
2582         if (!delta)
2583                 return 0;
2584         sa->last_update_time = now;
2585
2586         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2587         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2588         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2589
2590         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2591         delta_w = sa->period_contrib;
2592         if (delta + delta_w >= 1024) {
2593                 decayed = 1;
2594
2595                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2596                 sa->period_contrib = 0;
2597
2598                 /*
2599                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2600                  * out how much from delta we need to complete the current
2601                  * period and accrue it.
2602                  */
2603                 delta_w = 1024 - delta_w;
2604                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2605                 if (weight) {
2606                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2607                         if (cfs_rq) {
2608                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2609                                                 weight * scaled_delta_w;
2610                         }
2611                 }
2612                 if (running)
2613                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2614
2615                 delta -= delta_w;
2616
2617                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2618                 periods = delta / 1024;
2619                 delta %= 1024;
2620
2621                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2622                 if (cfs_rq) {
2623                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2624                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2625                 }
2626                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2627
2628                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2629                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2630                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2631                 if (weight) {
2632                         sa->load_sum += weight * contrib;
2633                         if (cfs_rq)
2634                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2635                 }
2636                 if (running)
2637                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2638         }
2639
2640         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2641         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2642         if (weight) {
2643                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2644                 if (cfs_rq)
2645                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2646         }
2647         if (running)
2648                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2649
2650         sa->period_contrib += delta;
2651
2652         if (decayed) {
2653                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2654                 if (cfs_rq) {
2655                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2656                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2657                 }
2658                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2659         }
2660
2661         return decayed;
2662 }
2663
2664 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2665 /*
2666  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2667  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2668  */
2669 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2670 {
2671         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2672
2673         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2674                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2675                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2676         }
2677 }
2678
2679 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2680 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2681 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2682
2683 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2684
2685 /*
2686  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2687  *
2688  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2689  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2690  * values.
2691  */
2692 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2693         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2694         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2695         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2696         res = var - val;                                        \
2697         if (res > var)                                          \
2698                 res = 0;                                        \
2699         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2700 } while (0)
2701
2702 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2703 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2704 {
2705         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2706         int decayed, removed = 0;
2707
2708         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2709                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2710                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2711                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2712                 removed = 1;
2713         }
2714
2715         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2716                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2717                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2718                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2719         }
2720
2721         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2722                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2723
2724 #ifndef CONFIG_64BIT
2725         smp_wmb();
2726         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2727 #endif
2728
2729         return decayed || removed;
2730 }
2731
2732 /* Update task and its cfs_rq load average */
2733 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2734 {
2735         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2736         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2737         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2738
2739         /*
2740          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2741          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2742          */
2743         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2744                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2745                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2746
2747         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2748                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2749
2750         if (entity_is_task(se))
2751                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2752         trace_sched_load_avg_cpu(cpu, cfs_rq);
2753 }
2754
2755 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2756 {
2757         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2758                 goto skip_aging;
2759
2760         /*
2761          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2762          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2763          */
2764         if (se->avg.last_update_time) {
2765                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2766                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2767
2768                 /*
2769                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2770                  * absent from the fair class for too long.
2771                  */
2772         }
2773
2774 skip_aging:
2775         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2776         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2777         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2778         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2779         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2780 }
2781
2782 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2783 {
2784         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2785                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2786                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2787
2788         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2789         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2790         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2791         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2792 }
2793
2794 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2795 static inline void
2796 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2797 {
2798         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2799         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2800         int migrated, decayed;
2801
2802         migrated = !sa->last_update_time;
2803         if (!migrated) {
2804                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2805                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2806                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2807         }
2808
2809         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2810
2811         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2812         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2813
2814         if (migrated)
2815                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2816
2817         if (decayed || migrated)
2818                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2819 }
2820
2821 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2822 static inline void
2823 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2824 {
2825         update_load_avg(se, 1);
2826
2827         cfs_rq->runnable_load_avg =
2828                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2829         cfs_rq->runnable_load_sum =
2830                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2831 }
2832
2833 #ifndef CONFIG_64BIT
2834 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2835 {
2836         u64 last_update_time_copy;
2837         u64 last_update_time;
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
2845         return last_update_time;
2846 }
2847 #else
2848 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2849 {
2850         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2851 }
2852 #endif
2853
2854 /*
2855  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2856  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2857  */
2858 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2859 {
2860         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2861         u64 last_update_time;
2862
2863         /*
2864          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2865          * from its (source) cfs_rq
2866          */
2867         if (se->avg.last_update_time == 0)
2868                 return;
2869
2870         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2871
2872         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2873         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2874         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2875 }
2876
2877 /*
2878  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2879  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2880  * be the only way to update the runnable statistic.
2881  */
2882 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2883 {
2884 }
2885
2886 /*
2887  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2888  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2889  * be the only way to update the runnable statistic.
2890  */
2891 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2892 {
2893 }
2894
2895 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2896 {
2897         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2898 }
2899
2900 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2901 {
2902         return cfs_rq->avg.load_avg;
2903 }
2904
2905 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2906
2907 #else /* CONFIG_SMP */
2908
2909 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2910 static inline void
2911 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2912 static inline void
2913 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2914 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2915
2916 static inline void
2917 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2918 static inline void
2919 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2920
2921 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2922 {
2923         return 0;
2924 }
2925
2926 #endif /* CONFIG_SMP */
2927
2928 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2929 {
2930 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2931         struct task_struct *tsk = NULL;
2932
2933         if (entity_is_task(se))
2934                 tsk = task_of(se);
2935
2936         if (se->statistics.sleep_start) {
2937                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2938
2939                 if ((s64)delta < 0)
2940                         delta = 0;
2941
2942                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2943                         se->statistics.sleep_max = delta;
2944
2945                 se->statistics.sleep_start = 0;
2946                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2947
2948                 if (tsk) {
2949                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2950                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2951                 }
2952         }
2953         if (se->statistics.block_start) {
2954                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2955
2956                 if ((s64)delta < 0)
2957                         delta = 0;
2958
2959                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2960                         se->statistics.block_max = delta;
2961
2962                 se->statistics.block_start = 0;
2963                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2964
2965                 if (tsk) {
2966                         if (tsk->in_iowait) {
2967                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2968                                 se->statistics.iowait_count++;
2969                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2970                         }
2971
2972                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2973                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2974
2975                         /*
2976                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2977                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2978                          * amount of time that the task spent sleeping:
2979                          */
2980                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2981                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2982                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2983                                                 delta >> 20);
2984                         }
2985                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2986                 }
2987         }
2988 #endif
2989 }
2990
2991 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2992 {
2993 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2994         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2995
2996         if (d < 0)
2997                 d = -d;
2998
2999         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3000                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3001 #endif
3002 }
3003
3004 static void
3005 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3006 {
3007         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3008
3009         /*
3010          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3011          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3012          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3013          * stays open at the end.
3014          */
3015         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3016                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3017
3018         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3019         if (!initial) {
3020                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3021
3022                 /*
3023                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3024                  * for a gentler effect of sleepers:
3025                  */
3026                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3027                         thresh >>= 1;
3028
3029                 vruntime -= thresh;
3030         }
3031
3032         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3033         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3034 }
3035
3036 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3037
3038 static void
3039 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3040 {
3041         /*
3042          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3043          * through calling update_curr().
3044          */
3045         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3046                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3047
3048         /*
3049          * Update run-time statistics of the 'current'.
3050          */
3051         update_curr(cfs_rq);
3052         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3053         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3054         update_cfs_shares(cfs_rq);
3055
3056         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3057                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3058                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3059         }
3060
3061         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3062         check_spread(cfs_rq, se);
3063         if (se != cfs_rq->curr)
3064                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3065         se->on_rq = 1;
3066
3067         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3068                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3069                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3070         }
3071 }
3072
3073 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3074 {
3075         for_each_sched_entity(se) {
3076                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3077                 if (cfs_rq->last != se)
3078                         break;
3079
3080                 cfs_rq->last = NULL;
3081         }
3082 }
3083
3084 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3085 {
3086         for_each_sched_entity(se) {
3087                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3088                 if (cfs_rq->next != se)
3089                         break;
3090
3091                 cfs_rq->next = NULL;
3092         }
3093 }
3094
3095 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3096 {
3097         for_each_sched_entity(se) {
3098                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3099                 if (cfs_rq->skip != se)
3100                         break;
3101
3102                 cfs_rq->skip = NULL;
3103         }
3104 }
3105
3106 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3107 {
3108         if (cfs_rq->last == se)
3109                 __clear_buddies_last(se);
3110
3111         if (cfs_rq->next == se)
3112                 __clear_buddies_next(se);
3113
3114         if (cfs_rq->skip == se)
3115                 __clear_buddies_skip(se);
3116 }
3117
3118 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3119
3120 static void
3121 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3122 {
3123         /*
3124          * Update run-time statistics of the 'current'.
3125          */
3126         update_curr(cfs_rq);
3127         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3128
3129         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3130         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3131 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3132                 if (entity_is_task(se)) {
3133                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3134
3135                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3136                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3137                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3138                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3139                 }
3140 #endif
3141         }
3142
3143         clear_buddies(cfs_rq, se);
3144
3145         if (se != cfs_rq->curr)
3146                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3147         se->on_rq = 0;
3148         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3149
3150         /*
3151          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3152          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3153          * movement in our normalized position.
3154          */
3155         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3156                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3157
3158         /* return excess runtime on last dequeue */
3159         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3160
3161         update_min_vruntime(cfs_rq);
3162         update_cfs_shares(cfs_rq);
3163 }
3164
3165 /*
3166  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3167  */
3168 static void
3169 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3170 {
3171         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3172         struct sched_entity *se;
3173         s64 delta;
3174
3175         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3176         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3177         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3178                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3179                 /*
3180                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3181                  * re-elected due to buddy favours.
3182                  */
3183                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3184                 return;
3185         }
3186
3187         /*
3188          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3189          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3190          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3191          */
3192         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3193                 return;
3194
3195         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3196         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3197
3198         if (delta < 0)
3199                 return;
3200
3201         if (delta > ideal_runtime)
3202                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3203 }
3204
3205 static void
3206 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3207 {
3208         /* 'current' is not kept within the tree. */
3209         if (se->on_rq) {
3210                 /*
3211                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3212                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3213                  * runqueue.
3214                  */
3215                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3216                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3217                 update_load_avg(se, 1);
3218         }
3219
3220         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3221         cfs_rq->curr = se;
3222 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3223         /*
3224          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3225          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3226          * when there are only lesser-weight tasks around):
3227          */
3228         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3229                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3230                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3231         }
3232 #endif
3233         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3234 }
3235
3236 static int
3237 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3238
3239 /*
3240  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3241  * 1) keep things fair between processes/task groups
3242  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3243  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3244  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3245  */
3246 static struct sched_entity *
3247 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3248 {
3249         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3250         struct sched_entity *se;
3251
3252         /*
3253          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3254          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3255          */
3256         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3257                 left = curr;
3258
3259         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3260
3261         /*
3262          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3263          * be done without getting too unfair.
3264          */
3265         if (cfs_rq->skip == se) {
3266                 struct sched_entity *second;
3267
3268                 if (se == curr) {
3269                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3270                 } else {
3271                         second = __pick_next_entity(se);
3272                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3273                                 second = curr;
3274                 }
3275
3276                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3277                         se = second;
3278         }
3279
3280         /*
3281          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3282          */
3283         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3284                 se = cfs_rq->last;
3285
3286         /*
3287          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3288          */
3289         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3290                 se = cfs_rq->next;
3291
3292         clear_buddies(cfs_rq, se);
3293
3294         return se;
3295 }
3296
3297 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3298
3299 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3300 {
3301         /*
3302          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3303          * was not called and update_curr() has to be done:
3304          */
3305         if (prev->on_rq)
3306                 update_curr(cfs_rq);
3307
3308         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3309         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3310
3311         check_spread(cfs_rq, prev);
3312         if (prev->on_rq) {
3313                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3314                 /* Put 'current' back into the tree. */
3315                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3316                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3317                 update_load_avg(prev, 0);
3318         }
3319         cfs_rq->curr = NULL;
3320 }
3321
3322 static void
3323 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3324 {
3325         /*
3326          * Update run-time statistics of the 'current'.
3327          */
3328         update_curr(cfs_rq);
3329
3330         /*
3331          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3332          */
3333         update_load_avg(curr, 1);
3334         update_cfs_shares(cfs_rq);
3335
3336 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3337         /*
3338          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3339          * validating it and just reschedule.
3340          */
3341         if (queued) {
3342                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3343                 return;
3344         }
3345         /*
3346          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3347          */
3348         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3349                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3350                 return;
3351 #endif
3352
3353         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3354                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3355 }
3356
3357
3358 /**************************************************
3359  * CFS bandwidth control machinery
3360  */
3361
3362 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3363
3364 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3365 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3366
3367 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3368 {
3369         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3370 }
3371
3372 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3373 {
3374         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3375 }
3376
3377 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3378 {
3379         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3380 }
3381 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3382 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3383 {
3384         return true;
3385 }
3386
3387 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3388 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3389 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3390
3391 /*
3392  * default period for cfs group bandwidth.
3393  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3394  */
3395 static inline u64 default_cfs_period(void)
3396 {
3397         return 100000000ULL;
3398 }
3399
3400 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3401 {
3402         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3403 }
3404
3405 /*
3406  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3407  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3408  * additional synchronization around rq->lock.
3409  *
3410  * requires cfs_b->lock
3411  */
3412 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3413 {
3414         u64 now;
3415
3416         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3417                 return;
3418
3419         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3420         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3421         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3422 }
3423
3424 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3425 {
3426         return &tg->cfs_bandwidth;
3427 }
3428
3429 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3430 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3431 {
3432         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3433                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3434
3435         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3436 }
3437
3438 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3439 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3440 {
3441         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3442         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3443         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3444
3445         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3446         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3447
3448         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3449         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3450                 amount = min_amount;
3451         else {
3452                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3453
3454                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3455                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3456                         cfs_b->runtime -= amount;
3457                         cfs_b->idle = 0;
3458                 }
3459         }
3460         expires = cfs_b->runtime_expires;
3461         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3462
3463         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3464         /*
3465          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3466          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3467          * issued.
3468          */
3469         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3470                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3471
3472         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3473 }
3474
3475 /*
3476  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3477  * fact that rq->clock snapshots this value.
3478  */
3479 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3480 {
3481         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3482
3483         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3484         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3485                 return;
3486
3487         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3488                 return;
3489
3490         /*
3491          * If the local deadline has passed we have to consider the
3492          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3493          * has not truly expired.
3494          *
3495          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3496          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3497          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3498          * exact equality, so a partial write will still work.
3499          */
3500
3501         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3502                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3503                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3504         } else {
3505                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3506                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3507         }
3508 }
3509
3510 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3511 {
3512         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3513         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3514         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3515
3516         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3517                 return;
3518
3519         /*
3520          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3521          * hierarchy can be throttled
3522          */
3523         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3524                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3525 }
3526
3527 static __always_inline
3528 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3529 {
3530         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3531                 return;
3532
3533         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3534 }
3535
3536 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3537 {
3538         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3539 }
3540
3541 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3542 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3543 {
3544         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3545 }
3546
3547 /*
3548  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3549  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3550  * load-balance operations.
3551  */
3552 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3553                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3554 {
3555         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3556
3557         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3558         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3559
3560         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3561                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3562 }
3563
3564 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3565 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3566 {
3567         struct rq *rq = data;
3568         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3569
3570         cfs_rq->throttle_count--;
3571 #ifdef CONFIG_SMP
3572         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3573                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3574                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3575                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3576         }
3577 #endif
3578
3579         return 0;
3580 }
3581
3582 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3583 {
3584         struct rq *rq = data;
3585         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3586
3587         /* group is entering throttled state, stop time */
3588         if (!cfs_rq->throttle_count)
3589                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3590         cfs_rq->throttle_count++;
3591
3592         return 0;
3593 }
3594
3595 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3596 {
3597         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3598         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3599         struct sched_entity *se;
3600         long task_delta, dequeue = 1;
3601         bool empty;
3602
3603         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3604
3605         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3606         rcu_read_lock();
3607         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3608         rcu_read_unlock();
3609
3610         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3611         for_each_sched_entity(se) {
3612                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3613                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3614                 if (!se->on_rq)
3615                         break;
3616
3617                 if (dequeue)
3618                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3619                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3620
3621                 if (qcfs_rq->load.weight)
3622                         dequeue = 0;
3623         }
3624
3625         if (!se)
3626                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3627
3628         cfs_rq->throttled = 1;
3629         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3630         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3631         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3632
3633         /*
3634          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3635          * distribute_cfs_runtime will not see us
3636          */
3637         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3638
3639         /*
3640          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3641          * timer is running.
3642          */
3643         if (empty)
3644                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3645
3646         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3647 }
3648
3649 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3650 {
3651         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3652         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3653         struct sched_entity *se;
3654         int enqueue = 1;
3655         long task_delta;
3656
3657         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3658
3659         cfs_rq->throttled = 0;
3660
3661         update_rq_clock(rq);
3662
3663         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3664         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3665         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3666         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3667
3668         /* update hierarchical throttle state */
3669         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3670
3671         if (!cfs_rq->load.weight)
3672                 return;
3673
3674         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3675         for_each_sched_entity(se) {
3676                 if (se->on_rq)
3677                         enqueue = 0;
3678
3679                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3680                 if (enqueue)
3681                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3682                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3683
3684                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3685                         break;
3686         }
3687
3688         if (!se)
3689                 add_nr_running(rq, task_delta);
3690
3691         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3692         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3693                 resched_curr(rq);
3694 }
3695
3696 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3697                 u64 remaining, u64 expires)
3698 {
3699         struct cfs_rq *cfs_rq;
3700         u64 runtime;
3701         u64 starting_runtime = remaining;
3702
3703         rcu_read_lock();
3704         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3705                                 throttled_list) {
3706                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3707
3708                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3709                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3710                         goto next;
3711
3712                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3713                 if (runtime > remaining)
3714                         runtime = remaining;
3715                 remaining -= runtime;
3716
3717                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3718                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3719
3720                 /* we check whether we're throttled above */
3721                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3722                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3723
3724 next:
3725                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3726
3727                 if (!remaining)
3728                         break;
3729         }
3730         rcu_read_unlock();
3731
3732         return starting_runtime - remaining;
3733 }
3734
3735 /*
3736  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3737  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3738  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3739  * used to track this state.
3740  */
3741 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3742 {
3743         u64 runtime, runtime_expires;
3744         int throttled;
3745
3746         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3747         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3748                 goto out_deactivate;
3749
3750         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3751         cfs_b->nr_periods += overrun;
3752
3753         /*
3754          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3755          * we're going inactive then everything else can be deferred
3756          */
3757         if (cfs_b->idle && !throttled)
3758                 goto out_deactivate;
3759
3760         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3761
3762         if (!throttled) {
3763                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3764                 cfs_b->idle = 1;
3765                 return 0;
3766         }
3767
3768         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3769         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3770
3771         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3772
3773         /*
3774          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3775          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3776          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3777          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3778          * only by limited amounts in that extreme case.
3779          */
3780         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3781                 runtime = cfs_b->runtime;
3782                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3783                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3784                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3785                                                  runtime_expires);
3786                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3787
3788                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3789
3790                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3791         }
3792
3793         /*
3794          * While we are ensured activity in the period following an
3795          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3796          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3797          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3798          */
3799         cfs_b->idle = 0;
3800
3801         return 0;
3802
3803 out_deactivate:
3804         return 1;
3805 }
3806
3807 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3808 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3809 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3810 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3811 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3812 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3813
3814 /*
3815  * Are we near the end of the current quota period?
3816  *
3817  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3818  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3819  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3820  */
3821 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3822 {
3823         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3824         u64 remaining;
3825
3826         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3827         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3828                 return 1;
3829
3830         /* is a quota refresh about to occur? */
3831         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3832         if (remaining < min_expire)
3833                 return 1;
3834
3835         return 0;
3836 }
3837
3838 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3839 {
3840         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3841
3842         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3843         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3844                 return;
3845
3846         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3847                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3848                         HRTIMER_MODE_REL);
3849 }
3850
3851 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3852 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3853 {
3854         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3855         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3856
3857         if (slack_runtime <= 0)
3858                 return;
3859
3860         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3861         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3862             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3863                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3864
3865                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3866                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3867                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3868                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3869         }
3870         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3871
3872         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3873         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3874 }
3875
3876 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3877 {
3878         if (!cfs_bandwidth_used())
3879                 return;
3880
3881         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3882                 return;
3883
3884         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3885 }
3886
3887 /*
3888  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3889  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3890  */
3891 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3892 {
3893         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3894         u64 expires;
3895
3896         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3897         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3898         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3899                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3900                 return;
3901         }
3902
3903         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3904                 runtime = cfs_b->runtime;
3905
3906         expires = cfs_b->runtime_expires;
3907         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3908
3909         if (!runtime)
3910                 return;
3911
3912         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3913
3914         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3915         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3916                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3917         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3918 }
3919
3920 /*
3921  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3922  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3923  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3924  */
3925 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3926 {
3927         if (!cfs_bandwidth_used())
3928                 return;
3929
3930         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3931         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3932                 return;
3933
3934         /* ensure the group is not already throttled */
3935         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3936                 return;
3937
3938         /* update runtime allocation */
3939         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3940         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3941                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3942 }
3943
3944 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3945 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3946 {
3947         if (!cfs_bandwidth_used())
3948                 return false;
3949
3950         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3951                 return false;
3952
3953         /*
3954          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3955          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3956          */
3957         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3958                 return true;
3959
3960         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3961         return true;
3962 }
3963
3964 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3965 {
3966         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3967                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3968
3969         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3970
3971         return HRTIMER_NORESTART;
3972 }
3973
3974 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3975 {
3976         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3977                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3978         int overrun;
3979         int idle = 0;
3980
3981         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3982         for (;;) {
3983                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3984                 if (!overrun)
3985                         break;
3986
3987                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3988         }
3989         if (idle)
3990                 cfs_b->period_active = 0;
3991         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3992
3993         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3994 }
3995
3996 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3997 {
3998         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3999         cfs_b->runtime = 0;
4000         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4001         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4002
4003         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4004         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4005         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4006         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4007         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4008 }
4009
4010 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4011 {
4012         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4013         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4014 }
4015
4016 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4017 {
4018         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4019
4020         if (!cfs_b->period_active) {
4021                 cfs_b->period_active = 1;
4022                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4023                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4024         }
4025 }
4026
4027 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4028 {
4029         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4030         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4031                 return;
4032
4033         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4034         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4035 }
4036
4037 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4038 {
4039         struct cfs_rq *cfs_rq;
4040
4041         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4042                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4043
4044                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4045                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4046                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4047         }
4048 }
4049
4050 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4051 {
4052         struct cfs_rq *cfs_rq;
4053
4054         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4055                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4056                         continue;
4057
4058                 /*
4059                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4060                  * there's some valid quota amount
4061                  */
4062                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4063                 /*
4064                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4065                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4066                  */
4067                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4068
4069                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4070                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4071         }
4072 }
4073
4074 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4075 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4076 {
4077         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4078 }
4079
4080 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4081 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4082 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4083 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4084
4085 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4086 {
4087         return 0;
4088 }
4089
4090 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4091 {
4092         return 0;
4093 }
4094
4095 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4096                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4097 {
4098         return 0;
4099 }
4100
4101 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4102
4103 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4104 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4105 #endif
4106
4107 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4108 {
4109         return NULL;
4110 }
4111 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4112 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4113 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4114
4115 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4116
4117 /**************************************************
4118  * CFS operations on tasks:
4119  */
4120
4121 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4122 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4123 {
4124         struct sched_entity *se = &p->se;
4125         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4126
4127         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4128
4129         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4130                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4131                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4132                 s64 delta = slice - ran;
4133
4134                 if (delta < 0) {
4135                         if (rq->curr == p)
4136                                 resched_curr(rq);
4137                         return;
4138                 }
4139                 hrtick_start(rq, delta);
4140         }
4141 }
4142
4143 /*
4144  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4145  * current task is from our class and nr_running is low enough
4146  * to matter.
4147  */
4148 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4149 {
4150         struct task_struct *curr = rq->curr;
4151
4152         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4153                 return;
4154
4155         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4156                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4157 }
4158 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4159 static inline void
4160 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4161 {
4162 }
4163
4164 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4165 {
4166 }
4167 #endif
4168
4169 #ifdef CONFIG_SMP
4170 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4171 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4172 #else
4173 #define boosted_cpu_util(cpu) cpu_util(cpu)
4174 #endif
4175
4176 #ifdef CONFIG_SMP
4177 static void update_capacity_of(int cpu)
4178 {
4179         unsigned long req_cap;
4180
4181         if (!sched_freq())
4182                 return;
4183
4184         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4185         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4186         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4187         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4188 }
4189 #endif
4190
4191 /*
4192  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4193  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4194  * then put the task into the rbtree:
4195  */
4196 static void
4197 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4198 {
4199         struct cfs_rq *cfs_rq;
4200         struct sched_entity *se = &p->se;
4201 #ifdef CONFIG_SMP
4202         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4203         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4204 #endif
4205
4206         for_each_sched_entity(se) {
4207                 if (se->on_rq)
4208                         break;
4209                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4210                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4211
4212                 /*
4213                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4214                  *
4215                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4216                  * post the final h_nr_running increment below.
4217                 */
4218                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4219                         break;
4220                 cfs_rq->h_nr_running++;
4221
4222                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4223         }
4224
4225         for_each_sched_entity(se) {
4226                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4227                 cfs_rq->h_nr_running++;
4228
4229                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4230                         break;
4231
4232                 update_load_avg(se, 1);
4233                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4234         }
4235
4236         if (!se)
4237                 add_nr_running(rq, 1);
4238
4239 #ifdef CONFIG_SMP
4240
4241         if (!se) {
4242                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4243                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4244                         rq->rd->overutilized = true;
4245
4246                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4247
4248                 /*
4249                  * We want to potentially trigger a freq switch
4250                  * request only for tasks that are waking up; this is
4251                  * because we get here also during load balancing, but
4252                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4253                  * request after load balancing is done.
4254                  */
4255                 if (task_new || task_wakeup)
4256                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4257         }
4258 #endif /* CONFIG_SMP */
4259
4260         hrtick_update(rq);
4261 }
4262
4263 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4264
4265 /*
4266  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4267  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4268  * update the fair scheduling stats:
4269  */
4270 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4271 {
4272         struct cfs_rq *cfs_rq;
4273         struct sched_entity *se = &p->se;
4274         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4275
4276         for_each_sched_entity(se) {
4277                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4278                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4279
4280                 /*
4281                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4282                  *
4283                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4284                  * post the final h_nr_running decrement below.
4285                 */
4286                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4287                         break;
4288                 cfs_rq->h_nr_running--;
4289
4290                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4291                 if (cfs_rq->load.weight) {
4292                         /*
4293                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4294                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4295                          */
4296                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4297                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4298
4299                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4300                         se = parent_entity(se);
4301                         break;
4302                 }
4303                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4304         }
4305
4306         for_each_sched_entity(se) {
4307                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4308                 cfs_rq->h_nr_running--;
4309
4310                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4311                         break;
4312
4313                 update_load_avg(se, 1);
4314                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4315         }
4316
4317         if (!se)
4318                 sub_nr_running(rq, 1);
4319
4320 #ifdef CONFIG_SMP
4321
4322         if (!se) {
4323                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4324
4325                 /*
4326                  * We want to potentially trigger a freq switch
4327                  * request only for tasks that are going to sleep;
4328                  * this is because we get here also during load
4329                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4330                  * trigger as single request after load balancing is
4331                  * done.
4332                  */
4333                 if (task_sleep) {
4334                         if (rq->cfs.nr_running)
4335                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4336                         else if (sched_freq())
4337                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4338                 }
4339         }
4340
4341 #endif /* CONFIG_SMP */
4342
4343         hrtick_update(rq);
4344 }
4345
4346 #ifdef CONFIG_SMP
4347
4348 /*
4349  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4350  */
4351
4352 /*
4353  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4354  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4355  *
4356  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4357  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4358  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4359  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4360  *
4361  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4362  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4363  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4364  *
4365  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4366  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4367  * particular idx is approximated to be zero.
4368  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4369  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4370  * based on 128 point scale.
4371  * Example:
4372  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4373  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4374  *
4375  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4376  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4377  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4378  */
4379 #define DEGRADE_SHIFT           7
4380 static const unsigned char
4381                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4382 static const unsigned char
4383                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4384                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4385                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4386                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4387                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4388                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4389
4390 /*
4391  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4392  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4393  * adding any new load.
4394  */
4395 static unsigned long
4396 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4397 {
4398         int j = 0;
4399
4400         if (!missed_updates)
4401                 return load;
4402
4403         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4404                 return 0;
4405
4406         if (idx == 1)
4407                 return load >> missed_updates;
4408
4409         while (missed_updates) {
4410                 if (missed_updates % 2)
4411                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4412
4413                 missed_updates >>= 1;
4414                 j++;
4415         }
4416         return load;
4417 }
4418
4419 /*
4420  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4421  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4422  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4423  */
4424 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4425                               unsigned long pending_updates)
4426 {
4427         int i, scale;
4428
4429         this_rq->nr_load_updates++;
4430
4431         /* Update our load: */
4432         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4433         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4434                 unsigned long old_load, new_load;
4435
4436                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4437
4438                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4439                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4440                 new_load = this_load;
4441                 /*
4442                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4443                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4444                  * example.
4445                  */
4446                 if (new_load > old_load)
4447                         new_load += scale - 1;
4448
4449                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4450         }
4451
4452         sched_avg_update(this_rq);
4453 }
4454
4455 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4456 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4457 {
4458         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4459 }
4460
4461 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4462 /*
4463  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4464  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4465  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4466  *
4467  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4468  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4469  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4470  * (tick_nohz_idle_exit).
4471  *
4472  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4473  */
4474
4475 /*
4476  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4477  * idle balance.
4478  */
4479 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4480 {
4481         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4482         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4483         unsigned long pending_updates;
4484
4485         /*
4486          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4487          */
4488         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4489                 return;
4490
4491         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4492         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4493
4494         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4495 }
4496
4497 /*
4498  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4499  */
4500 void update_cpu_load_nohz(void)
4501 {
4502         struct rq *this_rq = this_rq();
4503         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4504         unsigned long pending_updates;
4505
4506         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4507                 return;
4508
4509         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4510         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4511         if (pending_updates) {
4512                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4513                 /*
4514                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4515                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4516                  */
4517                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4518         }
4519         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4520 }
4521 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4522
4523 /*
4524  * Called from scheduler_tick()
4525  */
4526 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4527 {
4528         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4529         /*
4530          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4531          */
4532         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4533         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4534 }
4535
4536 /*
4537  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4538  * according to the scheduling class and "nice" value.
4539  *
4540  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4541  * balance conservatively.
4542  */
4543 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4544 {
4545         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4546         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4547
4548         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4549                 return total;
4550
4551         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4552 }
4553
4554 /*
4555  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4556  * according to the scheduling class and "nice" value.
4557  */
4558 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4559 {
4560         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4561         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4562
4563         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4564                 return total;
4565
4566         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4567 }
4568
4569
4570 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4571 {
4572         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4573         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4574         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4575
4576         if (nr_running)
4577                 return load_avg / nr_running;
4578
4579         return 0;
4580 }
4581
4582 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4583 {
4584         /*
4585          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4586          * about the boundary, really active task won't care
4587          * about the loss.
4588          */
4589         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4590                 current->wakee_flips >>= 1;
4591                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4592         }
4593
4594         if (current->last_wakee != p) {
4595                 current->last_wakee = p;
4596                 current->wakee_flips++;
4597         }
4598 }
4599
4600 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4601 {
4602         struct sched_entity *se = &p->se;
4603         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4604         u64 min_vruntime;
4605
4606 #ifndef CONFIG_64BIT
4607         u64 min_vruntime_copy;
4608
4609         do {
4610                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4611                 smp_rmb();
4612                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4613         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4614 #else
4615         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4616 #endif
4617
4618         se->vruntime -= min_vruntime;
4619         record_wakee(p);
4620 }
4621
4622 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4623 /*
4624  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4625  *
4626  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4627  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4628  * can calculate the shift in shares.
4629  *
4630  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4631  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4632  * total group weight.
4633  *
4634  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4635  * distribution (s_i) using:
4636  *
4637  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4638  *
4639  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4640  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4641  * shares distribution (s_i):
4642  *
4643  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4644  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4645  *
4646  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4647  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4648  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4649  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4650  *
4651  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4652  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4653  *
4654  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4655  *
4656  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4657  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4658  * weight and shares distributions like:
4659  *
4660  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4661  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4662  *
4663  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4664  *
4665  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4666  *
4667  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4668  *
4669  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4670  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4671  * 4/7) times the weight of the group.
4672  */
4673 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4674 {
4675         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4676
4677         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4678                 return wl;
4679
4680         for_each_sched_entity(se) {
4681                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4682                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4683
4684                 tg = cfs_rq->tg;
4685
4686                 /*
4687                  * W = @wg + \Sum rw_j
4688                  */
4689                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4690
4691                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4692                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4693                 W += w;
4694
4695                 /*
4696                  * w = rw_i + @wl
4697                  */
4698                 w += wl;
4699
4700                 /*
4701                  * wl = S * s'_i; see (2)
4702                  */
4703                 if (W > 0 && w < W)
4704                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4705                 else
4706                         wl = tg->shares;
4707
4708                 /*
4709                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4710                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4711                  * calc_cfs_shares().
4712                  */
4713                 if (wl < MIN_SHARES)
4714                         wl = MIN_SHARES;
4715
4716                 /*
4717                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4718                  */
4719                 wl -= se->avg.load_avg;
4720
4721                 /*
4722                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4723                  * the final effective load change on the root group. Since
4724                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4725                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4726                  * resulting from this level per the above.
4727                  */
4728                 wg = 0;
4729         }
4730
4731         return wl;
4732 }
4733 #else
4734
4735 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4736 {
4737         return wl;
4738 }
4739
4740 #endif
4741
4742 /*
4743  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4744  * cpu and freq scaling.
4745  */
4746 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4747 {
4748         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4749                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4750                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4751 }
4752
4753 static inline bool energy_aware(void)
4754 {
4755         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4756 }
4757
4758 struct energy_env {
4759         struct sched_group      *sg_top;
4760         struct sched_group      *sg_cap;
4761         int                     cap_idx;
4762         int                     util_delta;
4763         int                     src_cpu;
4764         int                     dst_cpu;
4765         int                     energy;
4766         int                     payoff;
4767         struct task_struct      *task;
4768         struct {
4769                 int before;
4770                 int after;
4771                 int delta;
4772                 int diff;
4773         } nrg;
4774         struct {
4775                 int before;
4776                 int after;
4777                 int delta;
4778         } cap;
4779 };
4780
4781 /*
4782  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4783  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4784  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4785  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4786  *
4787  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4788  *
4789  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4790  *
4791  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4792  *
4793  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4794  */
4795 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4796 {
4797         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4798
4799         if (util >= capacity)
4800                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4801
4802         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4803 }
4804
4805 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4806 {
4807         if (cpu == eenv->src_cpu)
4808                 return -eenv->util_delta;
4809         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4810                 return eenv->util_delta;
4811         return 0;
4812 }
4813
4814 static
4815 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4816 {
4817         int i, delta;
4818         unsigned long max_util = 0;
4819
4820         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4821                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4822                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4823         }
4824
4825         return max_util;
4826 }
4827
4828 /*
4829  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4830  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4831  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4832  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4833  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4834  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4835  * estimate (more busy).
4836  */
4837 static unsigned
4838 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4839 {
4840         int i, delta;
4841         unsigned long util_sum = 0;
4842         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4843
4844         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4845                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4846                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4847         }
4848
4849         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4850                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4851         return util_sum;
4852 }
4853
4854 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4855         const struct sched_group_energy const *sge)
4856 {
4857         int idx;
4858         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4859
4860         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4861                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4862                         break;
4863         }
4864
4865         eenv->cap_idx = idx;
4866
4867         return idx;
4868 }
4869
4870 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4871 {
4872         int i, state = INT_MAX;
4873
4874         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4875         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4876                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4877
4878         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4879         state++;
4880
4881         return state;
4882 }
4883
4884 /*
4885  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4886  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4887  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4888  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4889  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4890  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4891  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4892  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4893  */
4894 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4895 {
4896         struct sched_domain *sd;
4897         int cpu, total_energy = 0;
4898         struct cpumask visit_cpus;
4899         struct sched_group *sg;
4900
4901         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4902
4903         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4904
4905         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4906                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4907
4908                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4909
4910                 /*
4911                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4912                  * sched_group?
4913                  */
4914                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4915
4916                 if (!sd)
4917                         /*
4918                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4919                          * wrong energy estimation is better than entering an
4920                          * infinite loop.
4921                          */
4922                         return -EINVAL;
4923
4924                 if (sd->parent)
4925                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4926
4927                 for_each_domain(cpu, sd) {
4928                         sg = sd->groups;
4929
4930                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4931                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4932                                 break;
4933
4934                         do {
4935                                 unsigned long group_util;
4936                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4937                                 int cap_idx, idle_idx;
4938
4939                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4940                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4941                                 else
4942                                         eenv->sg_cap = sg;
4943
4944                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4945
4946                                 if (sg->group_weight == 1) {
4947                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4948                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4949                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4950                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4951                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4952                                         }
4953                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4954                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4955                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4956                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4957                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4958                                         }
4959                                 }
4960
4961                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4962                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4963                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4964                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4965                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4966                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4967                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4968
4969                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4970
4971                                 if (!sd->child)
4972                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4973
4974                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4975                                         goto next_cpu;
4976
4977                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4978                 }
4979 next_cpu:
4980                 continue;
4981         }
4982
4983         eenv->energy = total_energy;
4984         return 0;
4985 }
4986
4987 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4988 {
4989         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4990 }
4991
4992 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4993 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4994 {
4995         unsigned int boost;
4996         int nrg_delta;
4997
4998         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4999 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5000         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
5001 #else
5002         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5003 #endif
5004         if (boost == 0)
5005                 return eenv->nrg.diff;
5006
5007         /* Compute normalized energy diff */
5008         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
5009         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
5010
5011         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
5012                         eenv->nrg.delta,
5013                         eenv->cap.delta,
5014                         eenv->task);
5015
5016         /*
5017          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
5018          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
5019          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5020          * function return a negative value each time the evaluation return a
5021          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5022          * a scheduling decision
5023          */
5024         return -eenv->payoff;
5025 }
5026 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5027 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
5028 #endif
5029
5030 /*
5031  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5032  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5033  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5034  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5035  * both are specified, the utilization is migrated.
5036  */
5037 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
5038 {
5039         struct sched_domain *sd;
5040         struct sched_group *sg;
5041         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5042         int result;
5043
5044         struct energy_env eenv_before = {
5045                 .util_delta     = 0,
5046                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5047                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5048                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5049                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5050         };
5051
5052         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5053                 return 0;
5054
5055         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5056         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5057
5058         if (!sd)
5059                 return 0; /* Error */
5060
5061         sg = sd->groups;
5062
5063         do {
5064                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5065                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5066
5067                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5068                                 return 0; /* Invalid result abort */
5069                         energy_before += eenv_before.energy;
5070
5071                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5072                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5073                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5074
5075                         if (sched_group_energy(eenv))
5076                                 return 0; /* Invalid result abort */
5077                         energy_after += eenv->energy;
5078                 }
5079         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5080
5081         eenv->nrg.before = energy_before;
5082         eenv->nrg.after = energy_after;
5083         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5084         eenv->payoff = 0;
5085
5086         result = energy_diff_evaluate(eenv);
5087
5088         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5089                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5090                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5091                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5092                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5093
5094         return result;
5095 }
5096
5097 /*
5098  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5099  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5100  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5101  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5102  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5103  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5104  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5105  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5106  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5107  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5108  */
5109 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5110 {
5111         unsigned int master = current->wakee_flips;
5112         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5113         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5114
5115         if (master < slave)
5116                 swap(master, slave);
5117         if (slave < factor || master < slave * factor)
5118                 return 0;
5119         return 1;
5120 }
5121
5122 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5123 {
5124         s64 this_load, load;
5125         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5126         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5127         struct task_group *tg;
5128         unsigned long weight;
5129         int balanced;
5130
5131         idx       = sd->wake_idx;
5132         this_cpu  = smp_processor_id();
5133         prev_cpu  = task_cpu(p);
5134         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5135         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5136
5137         /*
5138          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5139          * effect of the currently running task from the load
5140          * of the current CPU:
5141          */
5142         if (sync) {
5143                 tg = task_group(current);
5144                 weight = current->se.avg.load_avg;
5145
5146                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5147                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5148         }
5149
5150         tg = task_group(p);
5151         weight = p->se.avg.load_avg;
5152
5153         /*
5154          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5155          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5156          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5157          * about that, so that's good too.
5158          *
5159          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5160          * task to be woken on this_cpu.
5161          */
5162         this_eff_load = 100;
5163         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5164
5165         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5166         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5167
5168         if (this_load > 0) {
5169                 this_eff_load *= this_load +
5170                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5171
5172                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5173         }
5174
5175         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5176
5177         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5178
5179         if (!balanced)
5180                 return 0;
5181
5182         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5183         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5184
5185         return 1;
5186 }
5187
5188 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5189 {
5190         return p->se.avg.util_avg;
5191 }
5192
5193 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5194
5195 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5196
5197 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5198 {
5199         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5200
5201         util += boosted_task_util(p);
5202
5203         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5204 }
5205
5206 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5207 {
5208         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5209         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5210
5211         if (capacity == max_capacity)
5212                 return true;
5213
5214         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5215                 return true;
5216
5217         return __task_fits(p, cpu, 0);
5218 }
5219
5220 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5221 {
5222         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5223 }
5224
5225 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5226 {
5227         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5228 }
5229
5230 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5231
5232 static unsigned long
5233 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5234 {
5235         unsigned long long margin = 0;
5236
5237         /*
5238          * Signal proportional compensation (SPC)
5239          *
5240          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5241          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5242          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5243          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5244          */
5245         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5246         margin *= boost;
5247
5248         /*
5249          * Fast integer division by constant:
5250          *  Constant   :                 (C) = 100
5251          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5252          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5253          *
5254          * Thus:
5255          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5256          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5257          *
5258          *
5259          */
5260         margin  *= 1311;
5261         margin >>= 17;
5262
5263         return margin;
5264 }
5265
5266 static inline unsigned int
5267 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5268 {
5269         unsigned int boost;
5270
5271 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5272         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5273 #else
5274         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5275 #endif
5276         if (boost == 0)
5277                 return 0;
5278
5279         return schedtune_margin(util, boost);
5280 }
5281
5282 static inline unsigned long
5283 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5284 {
5285         unsigned int boost;
5286         unsigned long util;
5287         unsigned long margin;
5288
5289 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5290         boost = schedtune_task_boost(task);
5291 #else
5292         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5293 #endif
5294         if (boost == 0)
5295                 return 0;
5296
5297         util = task_util(task);
5298         margin = schedtune_margin(util, boost);
5299
5300         return margin;
5301 }
5302
5303 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5304
5305 static inline unsigned int
5306 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5307 {
5308         return 0;
5309 }
5310
5311 static inline unsigned int
5312 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5313 {
5314         return 0;
5315 }
5316
5317 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5318
5319 static inline unsigned long
5320 boosted_cpu_util(int cpu)
5321 {
5322         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5323         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5324
5325         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5326
5327         return util + margin;
5328 }
5329
5330 static inline unsigned long
5331 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5332 {
5333         unsigned long util = task_util(task);
5334         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5335
5336         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5337
5338         return util + margin;
5339 }
5340
5341 /*
5342  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5343  * domain.
5344  */
5345 static struct sched_group *
5346 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5347                   int this_cpu, int sd_flag)
5348 {
5349         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5350         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5351         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5352         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5353         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5354         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5355         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5356
5357         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5358                 load_idx = sd->wake_idx;
5359
5360         do {
5361                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5362                 int local_group;
5363                 int i;
5364
5365                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5366                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5367                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5368                         continue;
5369
5370                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5371                                                sched_group_cpus(group));
5372
5373                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5374                 avg_load = 0;
5375
5376                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5377                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5378                         if (local_group)
5379                                 load = source_load(i, load_idx);
5380                         else
5381                                 load = target_load(i, load_idx);
5382
5383                         avg_load += load;
5384
5385                         /*
5386                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5387                          * that can fit the task.
5388                          */
5389                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5390                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5391                                 fit_group = group;
5392                         }
5393
5394                         /*
5395                          * Look for group which has most spare capacity on a
5396                          * single cpu.
5397                          */
5398                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5399                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5400                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5401                                 spare_group = group;
5402                         }
5403                 }
5404
5405                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5406                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5407
5408                 if (local_group) {
5409                         this_load = avg_load;
5410                 } else if (avg_load < min_load) {
5411                         min_load = avg_load;
5412                         idlest = group;
5413                 }
5414         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5415
5416         if (fit_group)
5417                 return fit_group;
5418
5419         if (spare_group)
5420                 return spare_group;
5421
5422         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5423                 return NULL;
5424         return idlest;
5425 }
5426
5427 /*
5428  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5429  */
5430 static int
5431 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5432 {
5433         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5434         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5435         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5436         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5437         int shallowest_idle_cpu = -1;
5438         int i;
5439
5440         /* Traverse only the allowed CPUs */
5441         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5442                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5443                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5444                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5445                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5446                                 /*
5447                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5448                                  * has the smallest exit latency irrespective
5449                                  * of any idle timestamp.
5450                                  */
5451                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5452                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5453                                 shallowest_idle_cpu = i;
5454                         } else if (idle_cpu(i) &&
5455                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5456                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5457                                 /*
5458                                  * If equal or no active idle state, then
5459                                  * the most recently idled CPU might have
5460                                  * a warmer cache.
5461                                  */
5462                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5463                                 shallowest_idle_cpu = i;
5464                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5465                                 /*
5466                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5467                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5468                                  * fallback.
5469                                  */
5470                                 shallowest_idle_cpu = i;
5471                         }
5472                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5473                         load = weighted_cpuload(i);
5474                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5475                                 min_load = load;
5476                                 least_loaded_cpu = i;
5477                         }
5478                 }
5479         }
5480
5481         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5482 }
5483
5484 /*
5485  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5486  */
5487 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5488 {
5489         struct sched_domain *sd;
5490         struct sched_group *sg;
5491         int i = task_cpu(p);
5492
5493         if (idle_cpu(target))
5494                 return target;
5495
5496         /*
5497          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5498          */
5499         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5500                 return i;
5501
5502         /*
5503          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5504          */
5505         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5506         for_each_lower_domain(sd) {
5507                 sg = sd->groups;
5508                 do {
5509                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5510                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5511                                 goto next;
5512
5513                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5514                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5515                                         goto next;
5516                         }
5517
5518                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5519                                         tsk_cpus_allowed(p));
5520                         goto done;
5521 next:
5522                         sg = sg->next;
5523                 } while (sg != sd->groups);
5524         }
5525 done:
5526         return target;
5527 }
5528
5529 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5530 {
5531         struct sched_domain *sd;
5532         struct sched_group *sg, *sg_target;
5533         int target_max_cap = INT_MAX;
5534         int target_cpu = task_cpu(p);
5535         int i;
5536
5537         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5538
5539         if (!sd)
5540                 return target;
5541
5542         sg = sd->groups;
5543         sg_target = sg;
5544
5545         /*
5546          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5547          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5548          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5549          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5550          * point.
5551          */
5552         do {
5553                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5554                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5555
5556                 /*
5557                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5558                  * Ideally we should query the energy model for the right
5559                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5560                  */
5561                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5562                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5563                         sg_target = sg;
5564                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5565                 }
5566         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5567
5568         /* Find cpu with sufficient capacity */
5569         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5570                 /*
5571                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5572                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5573                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5574                  */
5575                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5576
5577                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5578                         continue;
5579
5580                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5581                         target_cpu = i;
5582                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5583                                 break;
5584                 }
5585
5586                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5587                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5588                         target_cpu = i;
5589         }
5590
5591         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5592                 struct energy_env eenv = {
5593                         .util_delta     = task_util(p),
5594                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5595                         .dst_cpu        = target_cpu,
5596                         .task           = p,
5597                 };
5598
5599                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5600                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5601                         return target_cpu;
5602
5603                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5604                         return task_cpu(p);
5605         }
5606
5607         return target_cpu;
5608 }
5609
5610 /*
5611  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5612  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5613  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5614  *
5615  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5616  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5617  *
5618  * Returns the target cpu number.
5619  *
5620  * preempt must be disabled.
5621  */
5622 static int
5623 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5624 {
5625         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5626         int cpu = smp_processor_id();
5627         int new_cpu = prev_cpu;
5628         int want_affine = 0;
5629         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5630
5631         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5632                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5633                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5634                               energy_aware();
5635
5636         rcu_read_lock();
5637         for_each_domain(cpu, tmp) {
5638                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5639                         break;
5640
5641                 /*
5642                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5643                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5644                  */
5645                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5646                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5647                         affine_sd = tmp;
5648                         break;
5649                 }
5650
5651                 if (tmp->flags & sd_flag)
5652                         sd = tmp;
5653                 else if (!want_affine)
5654                         break;
5655         }
5656
5657         if (affine_sd) {
5658                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5659                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5660                         new_cpu = cpu;
5661         }
5662
5663         if (!sd) {
5664                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5665                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5666                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5667                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5668
5669         } else while (sd) {
5670                 struct sched_group *group;
5671                 int weight;
5672
5673                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5674                         sd = sd->child;
5675                         continue;
5676                 }
5677
5678                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5679                 if (!group) {
5680                         sd = sd->child;
5681                         continue;
5682                 }
5683
5684                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5685                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5686                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5687                         sd = sd->child;
5688                         continue;
5689                 }
5690
5691                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5692                 cpu = new_cpu;
5693                 weight = sd->span_weight;
5694                 sd = NULL;
5695                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5696                         if (weight <= tmp->span_weight)
5697                                 break;
5698                         if (tmp->flags & sd_flag)
5699                                 sd = tmp;
5700                 }
5701                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5702         }
5703         rcu_read_unlock();
5704
5705         return new_cpu;
5706 }
5707
5708 /*
5709  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5710  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5711  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5712  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5713  */
5714 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5715 {
5716         /*
5717          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5718          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5719          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5720          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5721          * load sounds not bad.
5722          */
5723         remove_entity_load_avg(&p->se);
5724
5725         /* Tell new CPU we are migrated */
5726         p->se.avg.last_update_time = 0;
5727
5728         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5729         p->se.exec_start = 0;
5730 }
5731
5732 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5733 {
5734         remove_entity_load_avg(&p->se);
5735 }
5736 #else
5737 #define task_fits_max(p, cpu) true
5738 #endif /* CONFIG_SMP */
5739
5740 static unsigned long
5741 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5742 {
5743         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5744
5745         /*
5746          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5747          * to virtual-time in his units.
5748          *
5749          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5750          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5751          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5752          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5753          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5754          *
5755          * This is especially important for buddies when the leftmost
5756          * task is higher priority than the buddy.
5757          */
5758         return calc_delta_fair(gran, se);
5759 }
5760
5761 /*
5762  * Should 'se' preempt 'curr'.
5763  *
5764  *             |s1
5765  *        |s2
5766  *   |s3
5767  *         g
5768  *      |<--->|c
5769  *
5770  *  w(c, s1) = -1
5771  *  w(c, s2) =  0
5772  *  w(c, s3) =  1
5773  *
5774  */
5775 static int
5776 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5777 {
5778         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5779
5780         if (vdiff <= 0)
5781                 return -1;
5782
5783         gran = wakeup_gran(curr, se);
5784         if (vdiff > gran)
5785                 return 1;
5786
5787         return 0;
5788 }
5789
5790 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5791 {
5792         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5793                 return;
5794
5795         for_each_sched_entity(se)
5796                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5797 }
5798
5799 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5800 {
5801         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5802                 return;
5803
5804         for_each_sched_entity(se)
5805                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5806 }
5807
5808 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5809 {
5810         for_each_sched_entity(se)
5811                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5812 }
5813
5814 /*
5815  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5816  */
5817 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5818 {
5819         struct task_struct *curr = rq->curr;
5820         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5821         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5822         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5823         int next_buddy_marked = 0;
5824
5825         if (unlikely(se == pse))
5826                 return;
5827
5828         /*
5829          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5830          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5831          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5832          * next-buddy nomination below.
5833          */
5834         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5835                 return;
5836
5837         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5838                 set_next_buddy(pse);
5839                 next_buddy_marked = 1;
5840         }
5841
5842         /*
5843          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5844          * wake up path.
5845          *
5846          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5847          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5848          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5849          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5850          * below.
5851          */
5852         if (test_tsk_need_resched(curr))
5853                 return;
5854
5855         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5856         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5857             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5858                 goto preempt;
5859
5860         /*
5861          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5862          * is driven by the tick):
5863          */
5864         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5865                 return;
5866
5867         find_matching_se(&se, &pse);
5868         update_curr(cfs_rq_of(se));
5869         BUG_ON(!pse);
5870         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5871                 /*
5872                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5873                  * triggering this preemption.
5874                  */
5875                 if (!next_buddy_marked)
5876                         set_next_buddy(pse);
5877                 goto preempt;
5878         }
5879
5880         return;
5881
5882 preempt:
5883         resched_curr(rq);
5884         /*
5885          * Only set the backward buddy when the current task is still
5886          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5887          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5888          * point, either of which can * drop the rq lock.
5889          *
5890          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5891          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5892          */
5893         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5894                 return;
5895
5896         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5897                 set_last_buddy(se);
5898 }
5899
5900 static struct task_struct *
5901 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5902 {
5903         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5904         struct sched_entity *se;
5905         struct task_struct *p;
5906         int new_tasks;
5907
5908 again:
5909 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5910         if (!cfs_rq->nr_running)
5911                 goto idle;
5912
5913         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5914                 goto simple;
5915
5916         /*
5917          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5918          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5919          *
5920          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5921          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5922          */
5923
5924         do {
5925                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5926
5927                 /*
5928                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5929                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5930                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5931                  * forget we've ever seen it.
5932                  */
5933                 if (curr) {
5934                         if (curr->on_rq)
5935                                 update_curr(cfs_rq);
5936                         else
5937                                 curr = NULL;
5938
5939                         /*
5940                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5941                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5942                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5943                          * be correct.
5944                          */
5945                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5946                                 goto simple;
5947                 }
5948
5949                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5950                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5951         } while (cfs_rq);
5952
5953         p = task_of(se);
5954
5955         /*
5956          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5957          * is a different task than we started out with, try and touch the
5958          * least amount of cfs_rqs.
5959          */
5960         if (prev != p) {
5961                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5962
5963                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5964                         int se_depth = se->depth;
5965                         int pse_depth = pse->depth;
5966
5967                         if (se_depth <= pse_depth) {
5968                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5969                                 pse = parent_entity(pse);
5970                         }
5971                         if (se_depth >= pse_depth) {
5972                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5973                                 se = parent_entity(se);
5974                         }
5975                 }
5976
5977                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5978                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5979         }
5980
5981         if (hrtick_enabled(rq))
5982                 hrtick_start_fair(rq, p);
5983
5984         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5985
5986         return p;
5987 simple:
5988         cfs_rq = &rq->cfs;
5989 #endif
5990
5991         if (!cfs_rq->nr_running)
5992                 goto idle;
5993
5994         put_prev_task(rq, prev);
5995
5996         do {
5997                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5998                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5999                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6000         } while (cfs_rq);
6001
6002         p = task_of(se);
6003
6004         if (hrtick_enabled(rq))
6005                 hrtick_start_fair(rq, p);
6006
6007         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6008
6009         return p;
6010
6011 idle:
6012         rq->misfit_task = 0;
6013         /*
6014          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6015          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6016          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6017          * re-start the picking loop.
6018          */
6019         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
6020         new_tasks = idle_balance(rq);
6021         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
6022         /*
6023          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6024          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6025          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6026          */
6027         if (new_tasks < 0)
6028                 return RETRY_TASK;
6029
6030         if (new_tasks > 0)
6031                 goto again;
6032
6033         return NULL;
6034 }
6035
6036 /*
6037  * Account for a descheduled task:
6038  */
6039 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6040 {
6041         struct sched_entity *se = &prev->se;
6042         struct cfs_rq *cfs_rq;
6043
6044         for_each_sched_entity(se) {
6045                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6046                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6047         }
6048 }
6049
6050 /*
6051  * sched_yield() is very simple
6052  *
6053  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6054  */
6055 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6056 {
6057         struct task_struct *curr = rq->curr;
6058         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6059         struct sched_entity *se = &curr->se;
6060
6061         /*
6062          * Are we the only task in the tree?
6063          */
6064         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6065                 return;
6066
6067         clear_buddies(cfs_rq, se);
6068
6069         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6070                 update_rq_clock(rq);
6071                 /*
6072                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6073                  */
6074                 update_curr(cfs_rq);
6075                 /*
6076                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6077                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6078                  * and double the fastpath cost.
6079                  */
6080                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6081         }
6082
6083         set_skip_buddy(se);
6084 }
6085
6086 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6087 {
6088         struct sched_entity *se = &p->se;
6089
6090         /* throttled hierarchies are not runnable */
6091         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6092                 return false;
6093
6094         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6095         set_next_buddy(se);
6096
6097         yield_task_fair(rq);
6098
6099         return true;
6100 }
6101
6102 #ifdef CONFIG_SMP
6103 /**************************************************
6104  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6105  *
6106  * BASICS
6107  *
6108  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6109  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6110  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6111  *
6112  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6113  *
6114  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6115  * W_i,0 is defined as:
6116  *
6117  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6118  *
6119  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6120  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6121  *
6122  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6123  * weight:
6124  *
6125  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6126  *
6127  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6128  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6129  * can also include other factors [XXX].
6130  *
6131  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6132  * directly from (1):
6133  *
6134  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6135  *
6136  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6137  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6138  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6139  *
6140  * [XXX expand on:
6141  *     - infeasible weights;
6142  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6143  *
6144  *
6145  * SCHED DOMAINS
6146  *
6147  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6148  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6149  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6150  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6151  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6152  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6153  * the groups.
6154  *
6155  * This yields:
6156  *
6157  *     log_2 n     1     n
6158  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6159  *     i = 0      2^i   2^i
6160  *                               `- size of each group
6161  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6162  *         |         `- freq
6163  *         `- sum over all levels
6164  *
6165  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6166  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6167  *
6168  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6169  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6170  *
6171  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6172  *
6173  *             log_2 n     
6174  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6175  *             k = 0
6176  *
6177  * And you'll find that:
6178  *
6179  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6180  *
6181  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6182  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6183  * of:
6184  *
6185  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6186  *
6187  *
6188  * WORK CONSERVING
6189  *
6190  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6191  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6192  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6193  *
6194  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6195  * time.
6196  *
6197  * [XXX more?]
6198  *
6199  *
6200  * CGROUPS
6201  *
6202  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6203  *
6204  *                                s_k,i
6205  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6206  *                                 S_k
6207  *
6208  * Where
6209  *
6210  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6211  *
6212  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6213  *
6214  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6215  * property.
6216  *
6217  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6218  *      rewrite all of this once again.]
6219  */ 
6220
6221 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6222
6223 enum fbq_type { regular, remote, all };
6224
6225 enum group_type {
6226         group_other = 0,
6227         group_misfit_task,
6228         group_imbalanced,
6229         group_overloaded,
6230 };
6231
6232 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6233 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6234 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6235 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6236
6237 struct lb_env {
6238         struct sched_domain     *sd;
6239
6240         struct rq               *src_rq;
6241         int                     src_cpu;
6242
6243         int                     dst_cpu;
6244         struct rq               *dst_rq;
6245
6246         struct cpumask          *dst_grpmask;
6247         int                     new_dst_cpu;
6248         enum cpu_idle_type      idle;
6249         long                    imbalance;
6250         unsigned int            src_grp_nr_running;
6251         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6252         struct cpumask          *cpus;
6253
6254         unsigned int            flags;
6255
6256         unsigned int            loop;
6257         unsigned int            loop_break;
6258         unsigned int            loop_max;
6259
6260         enum fbq_type           fbq_type;
6261         enum group_type         busiest_group_type;
6262         struct list_head        tasks;
6263 };
6264
6265 /*
6266  * Is this task likely cache-hot:
6267  */
6268 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6269 {
6270         s64 delta;
6271
6272         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6273
6274         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6275                 return 0;
6276
6277         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6278                 return 0;
6279
6280         /*
6281          * Buddy candidates are cache hot:
6282          */
6283         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6284                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6285                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6286                 return 1;
6287
6288         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6289                 return 1;
6290         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6291                 return 0;
6292
6293         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6294
6295         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6296 }
6297
6298 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6299 /*
6300  * Returns 1, if task migration degrades locality
6301  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6302  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6303  */
6304 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6305 {
6306         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6307         unsigned long src_faults, dst_faults;
6308         int src_nid, dst_nid;
6309
6310         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6311                 return -1;
6312
6313         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6314                 return -1;
6315
6316         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6317         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6318
6319         if (src_nid == dst_nid)
6320                 return -1;
6321
6322         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6323         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6324                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6325                         return 1;
6326                 else
6327                         return -1;
6328         }
6329
6330         /* Encourage migration to the preferred node. */
6331         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6332                 return 0;
6333
6334         if (numa_group) {
6335                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6336                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6337         } else {
6338                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6339                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6340         }
6341
6342         return dst_faults < src_faults;
6343 }
6344
6345 #else
6346 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6347                                              struct lb_env *env)
6348 {
6349         return -1;
6350 }
6351 #endif
6352
6353 /*
6354  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6355  */
6356 static
6357 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6358 {
6359         int tsk_cache_hot;
6360
6361         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6362
6363         /*
6364          * We do not migrate tasks that are:
6365          * 1) throttled_lb_pair, or
6366          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6367          * 3) running (obviously), or
6368          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6369          */
6370         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6371                 return 0;
6372
6373         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6374                 int cpu;
6375
6376                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6377
6378                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6379
6380                 /*
6381                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6382                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6383                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6384                  *
6385                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6386                  * one in current iteration.
6387                  */
6388                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6389                         return 0;
6390
6391                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6392                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6393                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6394                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6395                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6396                                 break;
6397                         }
6398                 }
6399
6400                 return 0;
6401         }
6402
6403         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6404         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6405
6406         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6407                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6408                 return 0;
6409         }
6410
6411         /*
6412          * Aggressive migration if:
6413          * 1) destination numa is preferred
6414          * 2) task is cache cold, or
6415          * 3) too many balance attempts have failed.
6416          */
6417         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6418         if (tsk_cache_hot == -1)
6419                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6420
6421         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6422             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6423                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6424                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6425                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6426                 }
6427                 return 1;
6428         }
6429
6430         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6431         return 0;
6432 }
6433
6434 /*
6435  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6436  */
6437 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6438 {
6439         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6440
6441         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6442         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6443         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6444 }
6445
6446 /*
6447  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6448  * part of active balancing operations within "domain".
6449  *
6450  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6451  */
6452 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6453 {
6454         struct task_struct *p, *n;
6455
6456         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6457
6458         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6459                 if (!can_migrate_task(p, env))
6460                         continue;
6461
6462                 detach_task(p, env);
6463
6464                 /*
6465                  * Right now, this is only the second place where
6466                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6467                  * so we can safely collect stats here rather than
6468                  * inside detach_tasks().
6469                  */
6470                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6471                 return p;
6472         }
6473         return NULL;
6474 }
6475
6476 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6477
6478 /*
6479  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6480  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6481  *
6482  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6483  */
6484 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6485 {
6486         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6487         struct task_struct *p;
6488         unsigned long load;
6489         int detached = 0;
6490
6491         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6492
6493         if (env->imbalance <= 0)
6494                 return 0;
6495
6496         while (!list_empty(tasks)) {
6497                 /*
6498                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6499                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6500                  */
6501                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6502                         break;
6503
6504                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6505
6506                 env->loop++;
6507                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6508                 if (env->loop > env->loop_max)
6509                         break;
6510
6511                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6512                 if (env->loop > env->loop_break) {
6513                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6514                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6515                         break;
6516                 }
6517
6518                 if (!can_migrate_task(p, env))
6519                         goto next;
6520
6521                 load = task_h_load(p);
6522
6523                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6524                         goto next;
6525
6526                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6527                         goto next;
6528
6529                 detach_task(p, env);
6530                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6531
6532                 detached++;
6533                 env->imbalance -= load;
6534
6535 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6536                 /*
6537                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6538                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6539                  * the critical section.
6540                  */
6541                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6542                         break;
6543 #endif
6544
6545                 /*
6546                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6547                  * weighted load.
6548                  */
6549                 if (env->imbalance <= 0)
6550                         break;
6551
6552                 continue;
6553 next:
6554                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6555         }
6556
6557         /*
6558          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6559          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6560          * than inside detach_one_task().
6561          */
6562         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6563
6564         return detached;
6565 }
6566
6567 /*
6568  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6569  */
6570 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6571 {
6572         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6573
6574         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6575         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6576         activate_task(rq, p, 0);
6577         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6578 }
6579
6580 /*
6581  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6582  * its new rq.
6583  */
6584 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6585 {
6586         raw_spin_lock(&rq->lock);
6587         attach_task(rq, p);
6588         /*
6589          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6590          */
6591         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6592         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6593 }
6594
6595 /*
6596  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6597  * new rq.
6598  */
6599 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6600 {
6601         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6602         struct task_struct *p;
6603
6604         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6605
6606         while (!list_empty(tasks)) {
6607                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6608                 list_del_init(&p->se.group_node);
6609
6610                 attach_task(env->dst_rq, p);
6611         }
6612
6613         /*
6614          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6615          */
6616         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6617
6618         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6619 }
6620
6621 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6622 static void update_blocked_averages(int cpu)
6623 {
6624         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6625         struct cfs_rq *cfs_rq;
6626         unsigned long flags;
6627
6628         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6629         update_rq_clock(rq);
6630
6631         /*
6632          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6633          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6634          */
6635         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6636                 /* throttled entities do not contribute to load */
6637                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6638                         continue;
6639
6640                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6641                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6642         }
6643         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6644 }
6645
6646 /*
6647  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6648  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6649  * group is a fraction of its parents load.
6650  */
6651 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6652 {
6653         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6654         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6655         unsigned long now = jiffies;
6656         unsigned long load;
6657
6658         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6659                 return;
6660
6661         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6662         for_each_sched_entity(se) {
6663                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6664                 cfs_rq->h_load_next = se;
6665                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6666                         break;
6667         }
6668
6669         if (!se) {
6670                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6671                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6672         }
6673
6674         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6675                 load = cfs_rq->h_load;
6676                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6677                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6678                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6679                 cfs_rq->h_load = load;
6680                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6681         }
6682 }
6683
6684 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6685 {
6686         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6687
6688         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6689         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6690                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6691 }
6692 #else
6693 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6694 {
6695         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6696         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6697         unsigned long flags;
6698
6699         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6700         update_rq_clock(rq);
6701         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6702         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6703 }
6704
6705 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6706 {
6707         return p->se.avg.load_avg;
6708 }
6709 #endif
6710
6711 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6712
6713 /*
6714  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6715  */
6716 struct sg_lb_stats {
6717         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6718         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6719         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6720         unsigned long load_per_task;
6721         unsigned long group_capacity;
6722         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6723         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6724         unsigned int idle_cpus;
6725         unsigned int group_weight;
6726         enum group_type group_type;
6727         int group_no_capacity;
6728         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6729 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6730         unsigned int nr_numa_running;
6731         unsigned int nr_preferred_running;
6732 #endif
6733 };
6734
6735 /*
6736  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6737  *               during load balancing.
6738  */
6739 struct sd_lb_stats {
6740         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6741         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6742         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6743         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6744         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6745
6746         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6747         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6748 };
6749
6750 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6751 {
6752         /*
6753          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6754          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6755          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6756          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6757          */
6758         *sds = (struct sd_lb_stats){
6759                 .busiest = NULL,
6760                 .local = NULL,
6761                 .total_load = 0UL,
6762                 .total_capacity = 0UL,
6763                 .busiest_stat = {
6764                         .avg_load = 0UL,
6765                         .sum_nr_running = 0,
6766                         .group_type = group_other,
6767                 },
6768         };
6769 }
6770
6771 /**
6772  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6773  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6774  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6775  *
6776  * Return: The load index.
6777  */
6778 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6779                                         enum cpu_idle_type idle)
6780 {
6781         int load_idx;
6782
6783         switch (idle) {
6784         case CPU_NOT_IDLE:
6785                 load_idx = sd->busy_idx;
6786                 break;
6787
6788         case CPU_NEWLY_IDLE:
6789                 load_idx = sd->newidle_idx;
6790                 break;
6791         default:
6792                 load_idx = sd->idle_idx;
6793                 break;
6794         }
6795
6796         return load_idx;
6797 }
6798
6799 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6800 {
6801         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6802         u64 total, used, age_stamp, avg;
6803         s64 delta;
6804
6805         /*
6806          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6807          * we read them once before doing sanity checks on them.
6808          */
6809         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6810         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6811         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6812
6813         if (unlikely(delta < 0))
6814                 delta = 0;
6815
6816         total = sched_avg_period() + delta;
6817
6818         used = div_u64(avg, total);
6819
6820         /*
6821          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6822          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6823          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6824          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6825          */
6826         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6827
6828         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6829                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6830
6831         return 1;
6832 }
6833
6834 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6835 {
6836         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6837         mcc->val = 0;
6838         mcc->cpu = -1;
6839 }
6840
6841 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6842 {
6843         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6844         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6845         struct max_cpu_capacity *mcc;
6846         unsigned long max_capacity;
6847         int max_cap_cpu;
6848         unsigned long flags;
6849
6850         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6851
6852         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6853
6854         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6855         max_capacity = mcc->val;
6856         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6857
6858         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6859             (max_capacity < capacity)) {
6860                 mcc->val = capacity;
6861                 mcc->cpu = cpu;
6862 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6863                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6864                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6865                 goto skip_unlock;
6866 #endif
6867         }
6868         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6869
6870 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6871         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6872         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6873
6874         if (!capacity)
6875                 capacity = 1;
6876
6877         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6878         sdg->sgc->capacity = capacity;
6879         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6880 }
6881
6882 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6883 {
6884         struct sched_domain *child = sd->child;
6885         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6886         unsigned long capacity, max_capacity;
6887         unsigned long interval;
6888
6889         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6890         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6891         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6892
6893         if (!child) {
6894                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6895                 return;
6896         }
6897
6898         capacity = 0;
6899         max_capacity = 0;
6900
6901         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6902                 /*
6903                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6904                  * span the current group.
6905                  */
6906
6907                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6908                         struct sched_group_capacity *sgc;
6909                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6910
6911                         /*
6912                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6913                          * gets here before we've attached the domains to the
6914                          * runqueues.
6915                          *
6916                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6917                          * in update_cpu_capacity().
6918                          *
6919                          * This avoids capacity from being 0 and
6920                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6921                          */
6922                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6923                                 capacity += capacity_of(cpu);
6924                         } else {
6925                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6926                                 capacity += sgc->capacity;
6927                         }
6928
6929                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6930                 }
6931         } else  {
6932                 /*
6933                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6934                  * span the current group.
6935                  */ 
6936
6937                 group = child->groups;
6938                 do {
6939                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6940
6941                         capacity += sgc->capacity;
6942                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6943                         group = group->next;
6944                 } while (group != child->groups);
6945         }
6946
6947         sdg->sgc->capacity = capacity;
6948         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6949 }
6950
6951 /*
6952  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6953  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6954  * Return true is the capacity is reduced
6955  */
6956 static inline int
6957 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6958 {
6959         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6960                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6961 }
6962
6963 /*
6964  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6965  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6966  *
6967  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6968  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6969  * Something like:
6970  *
6971  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6972  *              *     * * *
6973  *
6974  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6975  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6976  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6977  *
6978  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6979  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6980  * moving tasks due to affinity constraints.
6981  *
6982  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6983  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6984  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6985  * to create an effective group imbalance.
6986  *
6987  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6988  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6989  * subtle and fragile situation.
6990  */
6991
6992 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6993 {
6994         return group->sgc->imbalance;
6995 }
6996
6997 /*
6998  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6999  * be used by some tasks.
7000  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7001  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7002  * available capacity for CFS tasks.
7003  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7004  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7005  * capacity in meaningful for the load balancer.
7006  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7007  * any benefit for the load balance.
7008  */
7009 static inline bool
7010 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7011 {
7012         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7013                 return true;
7014
7015         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7016                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7017                 return true;
7018
7019         return false;
7020 }
7021
7022 /*
7023  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7024  *  handle.
7025  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7026  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7027  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7028  *  false.
7029  */
7030 static inline bool
7031 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7032 {
7033         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7034                 return false;
7035
7036         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7037                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7038                 return true;
7039
7040         return false;
7041 }
7042
7043
7044 /*
7045  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7046  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7047  */
7048 static inline bool
7049 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7050 {
7051         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7052                                                         ref->sgc->max_capacity;
7053 }
7054
7055 static inline enum
7056 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7057                           struct sg_lb_stats *sgs)
7058 {
7059         if (sgs->group_no_capacity)
7060                 return group_overloaded;
7061
7062         if (sg_imbalanced(group))
7063                 return group_imbalanced;
7064
7065         if (sgs->group_misfit_task)
7066                 return group_misfit_task;
7067
7068         return group_other;
7069 }
7070
7071 /**
7072  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7073  * @env: The load balancing environment.
7074  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7075  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7076  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7077  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7078  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7079  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7080  */
7081 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7082                         struct sched_group *group, int load_idx,
7083                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7084                         bool *overload, bool *overutilized)
7085 {
7086         unsigned long load;
7087         int i;
7088
7089         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7090
7091         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7092                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7093
7094                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7095                 if (local_group)
7096                         load = target_load(i, load_idx);
7097                 else
7098                         load = source_load(i, load_idx);
7099
7100                 sgs->group_load += load;
7101                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7102                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7103
7104                 if (rq->nr_running > 1)
7105                         *overload = true;
7106
7107 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7108                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7109                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7110 #endif
7111                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7112                 if (idle_cpu(i))
7113                         sgs->idle_cpus++;
7114
7115                 if (cpu_overutilized(i)) {
7116                         *overutilized = true;
7117                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7118                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7119                 }
7120         }
7121
7122         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7123         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7124         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7125
7126         if (sgs->sum_nr_running)
7127                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7128
7129         sgs->group_weight = group->group_weight;
7130
7131         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7132         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7133 }
7134
7135 /**
7136  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7137  * @env: The load balancing environment.
7138  * @sds: sched_domain statistics
7139  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7140  * @sgs: sched_group statistics
7141  *
7142  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7143  * busiest group.
7144  *
7145  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7146  * busiest group. %false otherwise.
7147  */
7148 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7149                                    struct sd_lb_stats *sds,
7150                                    struct sched_group *sg,
7151                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7152 {
7153         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7154
7155         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7156                 return true;
7157
7158         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7159                 return false;
7160
7161         /*
7162          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7163          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7164          */
7165         if (sgs->group_type == group_other &&
7166             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7167                 return false;
7168
7169         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7170                 return false;
7171
7172         /*
7173          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7174          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7175          */
7176         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7177             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7178                 return false;
7179
7180         /* This is the busiest node in its class. */
7181         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7182                 return true;
7183
7184         /*
7185          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7186          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7187          * higher than ourself as busy.
7188          */
7189         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7190                 if (!sds->busiest)
7191                         return true;
7192
7193                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7194                         return true;
7195         }
7196
7197         return false;
7198 }
7199
7200 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7201 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7202 {
7203         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7204                 return regular;
7205         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7206                 return remote;
7207         return all;
7208 }
7209
7210 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7211 {
7212         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7213                 return regular;
7214         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7215                 return remote;
7216         return all;
7217 }
7218 #else
7219 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7220 {
7221         return all;
7222 }
7223
7224 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7225 {
7226         return regular;
7227 }
7228 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7229
7230 /**
7231  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7232  * @env: The load balancing environment.
7233  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7234  */
7235 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7236 {
7237         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7238         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7239         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7240         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7241         bool overload = false, overutilized = false;
7242
7243         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7244                 prefer_sibling = 1;
7245
7246         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7247
7248         do {
7249                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7250                 int local_group;
7251
7252                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7253                 if (local_group) {
7254                         sds->local = sg;
7255                         sgs = &sds->local_stat;
7256
7257                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7258                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7259                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7260                 }
7261
7262                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7263                                                 &overload, &overutilized);
7264
7265                 if (local_group)
7266                         goto next_group;
7267
7268                 /*
7269                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7270                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7271                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7272                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7273                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7274                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7275                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7276                  * the tasks on the system).
7277                  */
7278                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7279                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7280                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7281                         sgs->group_no_capacity = 1;
7282                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7283                 }
7284
7285                 /*
7286                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7287                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7288                  */
7289                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7290                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7291                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7292                         sgs->group_type = group_other;
7293
7294                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7295                         sds->busiest = sg;
7296                         sds->busiest_stat = *sgs;
7297                 }
7298
7299 next_group:
7300                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7301                 sds->total_load += sgs->group_load;
7302                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7303
7304                 sg = sg->next;
7305         } while (sg != env->sd->groups);
7306
7307         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7308                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7309
7310         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7311
7312         if (!env->sd->parent) {
7313                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7314                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7315                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7316
7317                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7318                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7319                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7320         } else {
7321                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7322                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7323         }
7324 }
7325
7326 /**
7327  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7328  *                      sched doman.
7329  *
7330  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7331  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7332  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7333  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7334  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7335  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7336  *
7337  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7338  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7339  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7340  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7341  * number.
7342  *
7343  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7344  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7345  *
7346  * @env: The load balancing environment.
7347  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7348  */
7349 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7350 {
7351         int busiest_cpu;
7352
7353         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7354                 return 0;
7355
7356         if (!sds->busiest)
7357                 return 0;
7358
7359         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7360         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7361                 return 0;
7362
7363         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7364                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7365                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7366
7367         return 1;
7368 }
7369
7370 /**
7371  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7372  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7373  *                      load balancing.
7374  * @env: The load balancing environment.
7375  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7376  */
7377 static inline
7378 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7379 {
7380         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7381         unsigned int imbn = 2;
7382         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7383         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7384
7385         local = &sds->local_stat;
7386         busiest = &sds->busiest_stat;
7387
7388         if (!local->sum_nr_running)
7389                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7390         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7391                 imbn = 1;
7392
7393         scaled_busy_load_per_task =
7394                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7395                 busiest->group_capacity;
7396
7397         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7398             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7399                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7400                 return;
7401         }
7402
7403         /*
7404          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7405          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7406          * moving them.
7407          */
7408
7409         capa_now += busiest->group_capacity *
7410                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7411         capa_now += local->group_capacity *
7412                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7413         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7414
7415         /* Amount of load we'd subtract */
7416         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7417                 capa_move += busiest->group_capacity *
7418                             min(busiest->load_per_task,
7419                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7420         }
7421
7422         /* Amount of load we'd add */
7423         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7424             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7425                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7426                       local->group_capacity;
7427         } else {
7428                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7429                       local->group_capacity;
7430         }
7431         capa_move += local->group_capacity *
7432                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7433         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7434
7435         /* Move if we gain throughput */
7436         if (capa_move > capa_now)
7437                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7438 }
7439
7440 /**
7441  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7442  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7443  * @env: load balance environment
7444  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7445  */
7446 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7447 {
7448         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7449         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7450
7451         local = &sds->local_stat;
7452         busiest = &sds->busiest_stat;
7453
7454         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7455                 /*
7456                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7457                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7458                  */
7459                 busiest->load_per_task =
7460                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7461         }
7462
7463         /*
7464          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7465          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7466          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7467          */
7468         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7469             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7470                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7471                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7472                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7473                         return;
7474                 }
7475
7476                 /*
7477                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7478                  * cycles to maximize throughput
7479                  */
7480                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7481                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7482                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7483                         return;
7484                 }
7485
7486                 env->imbalance = 0;
7487                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7488         }
7489
7490         /*
7491          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7492          */
7493         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7494             local->group_type   == group_overloaded) {
7495                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7496                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7497                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7498                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7499                 else
7500                         load_above_capacity = ~0UL;
7501         }
7502
7503         /*
7504          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7505          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7506          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7507          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7508          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7509          * for the minimum possible imbalance.
7510          */
7511         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7512
7513         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7514         env->imbalance = min(
7515                 max_pull * busiest->group_capacity,
7516                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7517         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7518
7519         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7520         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7521                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7522                                      busiest->group_misfit_task);
7523
7524         /*
7525          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7526          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7527          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7528          * moved
7529          */
7530         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7531                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7532 }
7533
7534 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7535
7536 /**
7537  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7538  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7539  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7540  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7541  * such a group exists.
7542  *
7543  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7544  * to restore balance.
7545  *
7546  * @env: The load balancing environment.
7547  *
7548  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7549  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7550  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7551  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7552  */
7553 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7554 {
7555         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7556         struct sd_lb_stats sds;
7557
7558         init_sd_lb_stats(&sds);
7559
7560         /*
7561          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7562          * this level.
7563          */
7564         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7565
7566         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7567                 goto out_balanced;
7568
7569         local = &sds.local_stat;
7570         busiest = &sds.busiest_stat;
7571
7572         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7573         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7574             check_asym_packing(env, &sds))
7575                 return sds.busiest;
7576
7577         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7578         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7579                 goto out_balanced;
7580
7581         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7582                                                 / sds.total_capacity;
7583
7584         /*
7585          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7586          * work because they assume all things are equal, which typically
7587          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7588          */
7589         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7590                 goto force_balance;
7591
7592         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7593         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7594             busiest->group_no_capacity)
7595                 goto force_balance;
7596
7597         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7598         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7599                 goto force_balance;
7600         }
7601
7602         /*
7603          * If the local group is busier than the selected busiest group
7604          * don't try and pull any tasks.
7605          */
7606         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7607                 goto out_balanced;
7608
7609         /*
7610          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7611          * average load.
7612          */
7613         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7614                 goto out_balanced;
7615
7616         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7617                 /*
7618                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7619                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7620                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7621                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7622                  * might end up to just move the imbalance on another group
7623                  */
7624                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7625                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7626                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7627                         goto out_balanced;
7628         } else {
7629                 /*
7630                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7631                  * imbalance_pct to be conservative.
7632                  */
7633                 if (100 * busiest->avg_load <=
7634                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7635                         goto out_balanced;
7636         }
7637
7638 force_balance:
7639         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7640         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7641         calculate_imbalance(env, &sds);
7642         return sds.busiest;
7643
7644 out_balanced:
7645         env->imbalance = 0;
7646         return NULL;
7647 }
7648
7649 /*
7650  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7651  */
7652 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7653                                      struct sched_group *group)
7654 {
7655         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7656         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7657         int i;
7658
7659         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7660                 unsigned long capacity, wl;
7661                 enum fbq_type rt;
7662
7663                 rq = cpu_rq(i);
7664                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7665
7666                 /*
7667                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7668                  *  - regular: there are !numa tasks
7669                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7670                  *  - all:     there is no distinction
7671                  *
7672                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7673                  * ignore those when there's better options.
7674                  *
7675                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7676                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7677                  * queue by moving tasks around inside the node.
7678                  *
7679                  * If we cannot move enough load due to this classification
7680                  * the next pass will adjust the group classification and
7681                  * allow migration of more tasks.
7682                  *
7683                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7684                  */
7685                 if (rt > env->fbq_type)
7686                         continue;
7687
7688                 capacity = capacity_of(i);
7689
7690                 wl = weighted_cpuload(i);
7691
7692                 /*
7693                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7694                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7695                  */
7696
7697                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7698                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7699                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7700                         continue;
7701
7702                 /*
7703                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7704                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7705                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7706                  * potentially running at a lower capacity.
7707                  *
7708                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7709                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7710                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7711                  * our previous maximum.
7712                  */
7713                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7714                         busiest_load = wl;
7715                         busiest_capacity = capacity;
7716                         busiest = rq;
7717                 }
7718         }
7719
7720         return busiest;
7721 }
7722
7723 /*
7724  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7725  * so long as it is large enough.
7726  */
7727 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7728
7729 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7730 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7731
7732 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7733 {
7734         struct sched_domain *sd = env->sd;
7735
7736         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7737
7738                 /*
7739                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7740                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7741                  * lowest numbered CPUs.
7742                  */
7743                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7744                         return 1;
7745         }
7746
7747         /*
7748          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7749          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7750          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7751          * available on dst_cpu.
7752          */
7753         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7754             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7755                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7756                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7757                         return 1;
7758         }
7759
7760         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7761                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7762                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7763                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7764                         return 1;
7765         }
7766
7767         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7768 }
7769
7770 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7771
7772 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7773 {
7774         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7775         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7776         int cpu, balance_cpu = -1;
7777
7778         /*
7779          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7780          * to do the newly idle load balance.
7781          */
7782         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7783                 return 1;
7784
7785         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7786         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7787         /* Try to find first idle cpu */
7788         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7789                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7790                         continue;
7791
7792                 balance_cpu = cpu;
7793                 break;
7794         }
7795
7796         if (balance_cpu == -1)
7797                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7798
7799         /*
7800          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7801          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7802          */
7803         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7804 }
7805
7806 /*
7807  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7808  * tasks if there is an imbalance.
7809  */
7810 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7811                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7812                         int *continue_balancing)
7813 {
7814         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7815         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7816         struct sched_group *group;
7817         struct rq *busiest;
7818         unsigned long flags;
7819         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7820
7821         struct lb_env env = {
7822                 .sd             = sd,
7823                 .dst_cpu        = this_cpu,
7824                 .dst_rq         = this_rq,
7825                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7826                 .idle           = idle,
7827                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7828                 .cpus           = cpus,
7829                 .fbq_type       = all,
7830                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7831         };
7832
7833         /*
7834          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7835          * other cpus in our group
7836          */
7837         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7838                 env.dst_grpmask = NULL;
7839
7840         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7841
7842         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7843
7844 redo:
7845         if (!should_we_balance(&env)) {
7846                 *continue_balancing = 0;
7847                 goto out_balanced;
7848         }
7849
7850         group = find_busiest_group(&env);
7851         if (!group) {
7852                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7853                 goto out_balanced;
7854         }
7855
7856         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7857         if (!busiest) {
7858                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7859                 goto out_balanced;
7860         }
7861
7862         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7863
7864         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7865
7866         env.src_cpu = busiest->cpu;
7867         env.src_rq = busiest;
7868
7869         ld_moved = 0;
7870         if (busiest->nr_running > 1) {
7871                 /*
7872                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7873                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7874                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7875                  * correctly treated as an imbalance.
7876                  */
7877                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7878                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7879
7880 more_balance:
7881                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7882
7883                 /*
7884                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7885                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7886                  */
7887                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7888                 /*
7889                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7890                  */
7891                 if (cur_ld_moved)
7892                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7893
7894                 /*
7895                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7896                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7897                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7898                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7899                  * See task_rq_lock() family for the details.
7900                  */
7901
7902                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7903
7904                 if (cur_ld_moved) {
7905                         attach_tasks(&env);
7906                         ld_moved += cur_ld_moved;
7907                 }
7908
7909                 local_irq_restore(flags);
7910
7911                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7912                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7913                         goto more_balance;
7914                 }
7915
7916                 /*
7917                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7918                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7919                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7920                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7921                  * sched_group.
7922                  *
7923                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7924                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7925                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7926                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7927                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7928                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7929                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7930                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7931                  * This however should not happen so much in practice and
7932                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7933                  * excess load moved.
7934                  */
7935                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7936
7937                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7938                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7939
7940                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7941                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7942                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7943                         env.loop         = 0;
7944                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7945
7946                         /*
7947                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7948                          * need to continue with same src_cpu.
7949                          */
7950                         goto more_balance;
7951                 }
7952
7953                 /*
7954                  * We failed to reach balance because of affinity.
7955                  */
7956                 if (sd_parent) {
7957                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7958
7959                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7960                                 *group_imbalance = 1;
7961                 }
7962
7963                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7964                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7965                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7966                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7967                                 env.loop = 0;
7968                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7969                                 goto redo;
7970                         }
7971                         goto out_all_pinned;
7972                 }
7973         }
7974
7975         if (!ld_moved) {
7976                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7977                 /*
7978                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7979                  * We do not want newidle balance, which can be very
7980                  * frequent, pollute the failure counter causing
7981                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7982                  */
7983                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7984                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7985                                 sd->nr_balance_failed++;
7986
7987                 if (need_active_balance(&env)) {
7988                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7989
7990                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7991                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7992                          * moved to this_cpu
7993                          */
7994                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7995                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7996                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7997                                                             flags);
7998                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7999                                 goto out_one_pinned;
8000                         }
8001
8002                         /*
8003                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8004                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8005                          * only after active load balance is finished.
8006                          */
8007                         if (!busiest->active_balance) {
8008                                 busiest->active_balance = 1;
8009                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8010                                 active_balance = 1;
8011                         }
8012                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8013
8014                         if (active_balance) {
8015                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8016                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8017                                         &busiest->active_balance_work);
8018                         }
8019
8020                         /*
8021                          * We've kicked active balancing, reset the failure
8022                          * counter.
8023                          */
8024                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8025                 }
8026         } else
8027                 sd->nr_balance_failed = 0;
8028
8029         if (likely(!active_balance)) {
8030                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8031                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8032         } else {
8033                 /*
8034                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8035                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8036                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8037                  * detach_tasks).
8038                  */
8039                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8040                         sd->balance_interval *= 2;
8041         }
8042
8043         goto out;
8044
8045 out_balanced:
8046         /*
8047          * We reach balance although we may have faced some affinity
8048          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8049          */
8050         if (sd_parent) {
8051                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8052
8053                 if (*group_imbalance)
8054                         *group_imbalance = 0;
8055         }
8056
8057 out_all_pinned:
8058         /*
8059          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8060          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8061          * can try to migrate them.
8062          */
8063         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8064
8065         sd->nr_balance_failed = 0;
8066
8067 out_one_pinned:
8068         /* tune up the balancing interval */
8069         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8070                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8071                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8072                 sd->balance_interval *= 2;
8073
8074         ld_moved = 0;
8075 out:
8076         return ld_moved;
8077 }
8078
8079 static inline unsigned long
8080 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8081 {
8082         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8083
8084         if (cpu_busy)
8085                 interval *= sd->busy_factor;
8086
8087         /* scale ms to jiffies */
8088         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8089         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8090
8091         return interval;
8092 }
8093
8094 static inline void
8095 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8096 {
8097         unsigned long interval, next;
8098
8099         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8100         next = sd->last_balance + interval;
8101
8102         if (time_after(*next_balance, next))
8103                 *next_balance = next;
8104 }
8105
8106 /*
8107  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8108  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8109  */
8110 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8111 {
8112         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8113         int this_cpu = this_rq->cpu;
8114         struct sched_domain *sd;
8115         int pulled_task = 0;
8116         u64 curr_cost = 0;
8117
8118         idle_enter_fair(this_rq);
8119
8120         /*
8121          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8122          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8123          */
8124         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8125
8126         if (!energy_aware() &&
8127             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8128              !this_rq->rd->overload)) {
8129                 rcu_read_lock();
8130                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8131                 if (sd)
8132                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8133                 rcu_read_unlock();
8134
8135                 goto out;
8136         }
8137
8138         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8139
8140         update_blocked_averages(this_cpu);
8141         rcu_read_lock();
8142         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8143                 int continue_balancing = 1;
8144                 u64 t0, domain_cost;
8145
8146                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8147                         continue;
8148
8149                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8150                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8151                         break;
8152                 }
8153
8154                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8155                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8156
8157                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8158                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8159                                                    &continue_balancing);
8160
8161                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8162                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8163                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8164
8165                         curr_cost += domain_cost;
8166                 }
8167
8168                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8169
8170                 /*
8171                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8172                  * now runnable tasks on this rq.
8173                  */
8174                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8175                         break;
8176         }
8177         rcu_read_unlock();
8178
8179         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8180
8181         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8182                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8183
8184         /*
8185          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8186          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8187          * pretend we pulled a task.
8188          */
8189         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8190                 pulled_task = 1;
8191
8192 out:
8193         /* Move the next balance forward */
8194         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8195                 this_rq->next_balance = next_balance;
8196
8197         /* Is there a task of a high priority class? */
8198         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8199                 pulled_task = -1;
8200
8201         if (pulled_task) {
8202                 idle_exit_fair(this_rq);
8203                 this_rq->idle_stamp = 0;
8204         }
8205
8206         return pulled_task;
8207 }
8208
8209 /*
8210  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8211  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8212  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8213  * avoids physical / logical imbalances.
8214  */
8215 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8216 {
8217         struct rq *busiest_rq = data;
8218         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8219         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8220         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8221         struct sched_domain *sd;
8222         struct task_struct *p = NULL;
8223
8224         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8225
8226         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8227         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8228                      !busiest_rq->active_balance))
8229                 goto out_unlock;
8230
8231         /* Is there any task to move? */
8232         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8233                 goto out_unlock;
8234
8235         /*
8236          * This condition is "impossible", if it occurs
8237          * we need to fix it. Originally reported by
8238          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8239          */
8240         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8241
8242         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8243         rcu_read_lock();
8244         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8245                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8246                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8247                                 break;
8248         }
8249
8250         if (likely(sd)) {
8251                 struct lb_env env = {
8252                         .sd             = sd,
8253                         .dst_cpu        = target_cpu,
8254                         .dst_rq         = target_rq,
8255                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8256                         .src_rq         = busiest_rq,
8257                         .idle           = CPU_IDLE,
8258                 };
8259
8260                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8261
8262                 p = detach_one_task(&env);
8263                 if (p) {
8264                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8265                         /*
8266                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8267                          */
8268                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8269                 }
8270                 else
8271                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8272         }
8273         rcu_read_unlock();
8274 out_unlock:
8275         busiest_rq->active_balance = 0;
8276         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8277
8278         if (p)
8279                 attach_one_task(target_rq, p);
8280
8281         local_irq_enable();
8282
8283         return 0;
8284 }
8285
8286 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8287 {
8288         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8289 }
8290
8291 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8292 /*
8293  * idle load balancing details
8294  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8295  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8296  *   load balancing for all the idle CPUs.
8297  */
8298 static struct {
8299         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8300         atomic_t nr_cpus;
8301         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8302 } nohz ____cacheline_aligned;
8303
8304 static inline int find_new_ilb(void)
8305 {
8306         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8307
8308         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8309                 return ilb;
8310
8311         return nr_cpu_ids;
8312 }
8313
8314 /*
8315  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8316  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8317  * CPU (if there is one).
8318  */
8319 static void nohz_balancer_kick(void)
8320 {
8321         int ilb_cpu;
8322
8323         nohz.next_balance++;
8324
8325         ilb_cpu = find_new_ilb();
8326
8327         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8328                 return;
8329
8330         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8331                 return;
8332         /*
8333          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8334          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8335          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8336          * will be run before returning from the IPI.
8337          */
8338         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8339         return;
8340 }
8341
8342 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8343 {
8344         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8345                 /*
8346                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8347                  */
8348                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8349                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8350                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8351                 }
8352                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8353         }
8354 }
8355
8356 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8357 {
8358         struct sched_domain *sd;
8359         int cpu = smp_processor_id();
8360
8361         rcu_read_lock();
8362         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8363
8364         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8365                 goto unlock;
8366         sd->nohz_idle = 0;
8367
8368         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8369 unlock:
8370         rcu_read_unlock();
8371 }
8372
8373 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8374 {
8375         struct sched_domain *sd;
8376         int cpu = smp_processor_id();
8377
8378         rcu_read_lock();
8379         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8380
8381         if (!sd || sd->nohz_idle)
8382                 goto unlock;
8383         sd->nohz_idle = 1;
8384
8385         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8386 unlock:
8387         rcu_read_unlock();
8388 }
8389
8390 /*
8391  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8392  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8393  */
8394 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8395 {
8396         /*
8397          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8398          */
8399         if (!cpu_active(cpu))
8400                 return;
8401
8402         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8403                 return;
8404
8405         /*
8406          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8407          */
8408         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8409                 return;
8410
8411         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8412         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8413         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8414 }
8415
8416 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8417                                         unsigned long action, void *hcpu)
8418 {
8419         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8420         case CPU_DYING:
8421                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8422                 return NOTIFY_OK;
8423         default:
8424                 return NOTIFY_DONE;
8425         }
8426 }
8427 #endif
8428
8429 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8430
8431 /*
8432  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8433  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8434  */
8435 void update_max_interval(void)
8436 {
8437         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8438 }
8439
8440 /*
8441  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8442  * and initiates a balancing operation if so.
8443  *
8444  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8445  */
8446 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8447 {
8448         int continue_balancing = 1;
8449         int cpu = rq->cpu;
8450         unsigned long interval;
8451         struct sched_domain *sd;
8452         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8453         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8454         int update_next_balance = 0;
8455         int need_serialize, need_decay = 0;
8456         u64 max_cost = 0;
8457
8458         update_blocked_averages(cpu);
8459
8460         rcu_read_lock();
8461         for_each_domain(cpu, sd) {
8462                 /*
8463                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8464                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8465                  */
8466                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8467                         sd->max_newidle_lb_cost =
8468                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8469                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8470                         need_decay = 1;
8471                 }
8472                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8473
8474                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8475                         continue;
8476
8477                 /*
8478                  * Stop the load balance at this level. There is another
8479                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8480                  * actively.
8481                  */
8482                 if (!continue_balancing) {
8483                         if (need_decay)
8484                                 continue;
8485                         break;
8486                 }
8487
8488                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8489
8490                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8491                 if (need_serialize) {
8492                         if (!spin_trylock(&balancing))
8493                                 goto out;
8494                 }
8495
8496                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8497                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8498                                 /*
8499                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8500                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8501                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8502                                  */
8503                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8504                         }
8505                         sd->last_balance = jiffies;
8506                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8507                 }
8508                 if (need_serialize)
8509                         spin_unlock(&balancing);
8510 out:
8511                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8512                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8513                         update_next_balance = 1;
8514                 }
8515         }
8516         if (need_decay) {
8517                 /*
8518                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8519                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8520                  */
8521                 rq->max_idle_balance_cost =
8522                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8523         }
8524         rcu_read_unlock();
8525
8526         /*
8527          * next_balance will be updated only when there is a need.
8528          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8529          * updated.
8530          */
8531         if (likely(update_next_balance)) {
8532                 rq->next_balance = next_balance;
8533
8534 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8535                 /*
8536                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8537                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8538                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8539                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8540                  * balance for itself and we need to update the
8541                  * nohz.next_balance accordingly.
8542                  */
8543                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8544                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8545 #endif
8546         }
8547 }
8548
8549 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8550 /*
8551  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8552  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8553  */
8554 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8555 {
8556         int this_cpu = this_rq->cpu;
8557         struct rq *rq;
8558         int balance_cpu;
8559         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8560         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8561         int update_next_balance = 0;
8562
8563         if (idle != CPU_IDLE ||
8564             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8565                 goto end;
8566
8567         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8568                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8569                         continue;
8570
8571                 /*
8572                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8573                  * work being done for other cpus. Next load
8574                  * balancing owner will pick it up.
8575                  */
8576                 if (need_resched())
8577                         break;
8578
8579                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8580
8581                 /*
8582                  * If time for next balance is due,
8583                  * do the balance.
8584                  */
8585                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8586                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8587                         update_rq_clock(rq);
8588                         update_idle_cpu_load(rq);
8589                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8590                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8591                 }
8592
8593                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8594                         next_balance = rq->next_balance;
8595                         update_next_balance = 1;
8596                 }
8597         }
8598
8599         /*
8600          * next_balance will be updated only when there is a need.
8601          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8602          * updated.
8603          */
8604         if (likely(update_next_balance))
8605                 nohz.next_balance = next_balance;
8606 end:
8607         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8608 }
8609
8610 /*
8611  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8612  * of an idle cpu in the system.
8613  *   - This rq has more than one task.
8614  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8615  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8616  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8617  *     multiple busy cpu.
8618  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8619  *     domain span are idle.
8620  */
8621 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8622 {
8623         unsigned long now = jiffies;
8624         struct sched_domain *sd;
8625         struct sched_group_capacity *sgc;
8626         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8627         bool kick = false;
8628
8629         if (unlikely(rq->idle_balance))
8630                 return false;
8631
8632        /*
8633         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8634         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8635         */
8636         set_cpu_sd_state_busy();
8637         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8638
8639         /*
8640          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8641          * balancing.
8642          */
8643         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8644                 return false;
8645
8646         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8647                 return false;
8648
8649         if (rq->nr_running >= 2 &&
8650             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8651                 return true;
8652
8653         rcu_read_lock();
8654         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8655         if (sd && !energy_aware()) {
8656                 sgc = sd->groups->sgc;
8657                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8658
8659                 if (nr_busy > 1) {
8660                         kick = true;
8661                         goto unlock;
8662                 }
8663
8664         }
8665
8666         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8667         if (sd) {
8668                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8669                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8670                         kick = true;
8671                         goto unlock;
8672                 }
8673         }
8674
8675         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8676         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8677                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8678                 kick = true;
8679                 goto unlock;
8680         }
8681
8682 unlock:
8683         rcu_read_unlock();
8684         return kick;
8685 }
8686 #else
8687 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8688 #endif
8689
8690 /*
8691  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8692  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8693  */
8694 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8695 {
8696         struct rq *this_rq = this_rq();
8697         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8698                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8699
8700         /*
8701          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8702          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8703          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8704          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8705          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8706          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8707          */
8708         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8709         rebalance_domains(this_rq, idle);
8710 }
8711
8712 /*
8713  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8714  */
8715 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8716 {
8717         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8718         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8719                 return;
8720
8721         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8722                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8723 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8724         if (nohz_kick_needed(rq))
8725                 nohz_balancer_kick();
8726 #endif
8727 }
8728
8729 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8730 {
8731         update_sysctl();
8732
8733         update_runtime_enabled(rq);
8734 }
8735
8736 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8737 {
8738         update_sysctl();
8739
8740         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8741         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8742 }
8743
8744 #endif /* CONFIG_SMP */
8745
8746 /*
8747  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8748  */
8749 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8750 {
8751         struct cfs_rq *cfs_rq;
8752         struct sched_entity *se = &curr->se;
8753
8754         for_each_sched_entity(se) {
8755                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8756                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8757         }
8758
8759         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8760                 task_tick_numa(rq, curr);
8761
8762 #ifdef CONFIG_SMP
8763         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8764                 rq->rd->overutilized = true;
8765
8766         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8767 #endif
8768
8769 }
8770
8771 /*
8772  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8773  *  - child not yet on the tasklist
8774  *  - preemption disabled
8775  */
8776 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8777 {
8778         struct cfs_rq *cfs_rq;
8779         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8780         int this_cpu = smp_processor_id();
8781         struct rq *rq = this_rq();
8782         unsigned long flags;
8783
8784         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8785
8786         update_rq_clock(rq);
8787
8788         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8789         curr = cfs_rq->curr;
8790
8791         /*
8792          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8793          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8794          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8795          * of child point to valid ones.
8796          */
8797         rcu_read_lock();
8798         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8799         rcu_read_unlock();
8800
8801         update_curr(cfs_rq);
8802
8803         if (curr)
8804                 se->vruntime = curr->vruntime;
8805         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8806
8807         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8808                 /*
8809                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8810                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8811                  */
8812                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8813                 resched_curr(rq);
8814         }
8815
8816         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8817
8818         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8819 }
8820
8821 /*
8822  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8823  * the current task.
8824  */
8825 static void
8826 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8827 {
8828         if (!task_on_rq_queued(p))
8829                 return;
8830
8831         /*
8832          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8833          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8834          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8835          */
8836         if (rq->curr == p) {
8837                 if (p->prio > oldprio)
8838                         resched_curr(rq);
8839         } else
8840                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8841 }
8842
8843 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8844 {
8845         struct sched_entity *se = &p->se;
8846
8847         /*
8848          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8849          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8850          * vruntime.
8851          */
8852         if (p->on_rq)
8853                 return true;
8854
8855         /*
8856          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8857          * But there are some cases where it has already been normalized:
8858          *
8859          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8860          *   wake_up_new_task().
8861          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8862          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8863          */
8864         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8865                 return true;
8866
8867         return false;
8868 }
8869
8870 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8871 {
8872         struct sched_entity *se = &p->se;
8873         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8874
8875         if (!vruntime_normalized(p)) {
8876                 /*
8877                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8878                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8879                  */
8880                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8881                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8882         }
8883
8884         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8885         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8886 }
8887
8888 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8889 {
8890         struct sched_entity *se = &p->se;
8891         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8892
8893 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8894         /*
8895          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8896          * class maintain depth value), reset depth properly.
8897          */
8898         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8899 #endif
8900
8901         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8902         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8903
8904         if (!vruntime_normalized(p))
8905                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8906 }
8907
8908 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8909 {
8910         detach_task_cfs_rq(p);
8911 }
8912
8913 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8914 {
8915         attach_task_cfs_rq(p);
8916
8917         if (task_on_rq_queued(p)) {
8918                 /*
8919                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8920                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8921                  * if we can still preempt the current task.
8922                  */
8923                 if (rq->curr == p)
8924                         resched_curr(rq);
8925                 else
8926                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8927         }
8928 }
8929
8930 /* Account for a task changing its policy or group.
8931  *
8932  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8933  * migrates between groups/classes.
8934  */
8935 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8936 {
8937         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8938
8939         for_each_sched_entity(se) {
8940                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8941
8942                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8943                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8944                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8945         }
8946 }
8947
8948 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8949 {
8950         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8951         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8952 #ifndef CONFIG_64BIT
8953         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8954 #endif
8955 #ifdef CONFIG_SMP
8956         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8957         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8958 #endif
8959 }
8960
8961 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8962 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8963 {
8964         detach_task_cfs_rq(p);
8965         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8966
8967 #ifdef CONFIG_SMP
8968         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8969         p->se.avg.last_update_time = 0;
8970 #endif
8971         attach_task_cfs_rq(p);
8972 }
8973
8974 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8975 {
8976         int i;
8977
8978         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8979
8980         for_each_possible_cpu(i) {
8981                 if (tg->cfs_rq)
8982                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8983                 if (tg->se) {
8984                         if (tg->se[i])
8985                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8986                         kfree(tg->se[i]);
8987                 }
8988         }
8989
8990         kfree(tg->cfs_rq);
8991         kfree(tg->se);
8992 }
8993
8994 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8995 {
8996         struct cfs_rq *cfs_rq;
8997         struct sched_entity *se;
8998         int i;
8999
9000         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9001         if (!tg->cfs_rq)
9002                 goto err;
9003         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9004         if (!tg->se)
9005                 goto err;
9006
9007         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9008
9009         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9010
9011         for_each_possible_cpu(i) {
9012                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9013                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9014                 if (!cfs_rq)
9015                         goto err;
9016
9017                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9018                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9019                 if (!se)
9020                         goto err_free_rq;
9021
9022                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9023                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9024                 init_entity_runnable_average(se);
9025         }
9026
9027         return 1;
9028
9029 err_free_rq:
9030         kfree(cfs_rq);
9031 err:
9032         return 0;
9033 }
9034
9035 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
9036 {
9037         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9038         unsigned long flags;
9039
9040         /*
9041         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9042         * check on_list without danger of it being re-added.
9043         */
9044         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9045                 return;
9046
9047         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9048         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9049         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9050 }
9051
9052 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9053                         struct sched_entity *se, int cpu,
9054                         struct sched_entity *parent)
9055 {
9056         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9057
9058         cfs_rq->tg = tg;
9059         cfs_rq->rq = rq;
9060         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9061
9062         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9063         tg->se[cpu] = se;
9064
9065         /* se could be NULL for root_task_group */
9066         if (!se)
9067                 return;
9068
9069         if (!parent) {
9070                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9071                 se->depth = 0;
9072         } else {
9073                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9074                 se->depth = parent->depth + 1;
9075         }
9076
9077         se->my_q = cfs_rq;
9078         /* guarantee group entities always have weight */
9079         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9080         se->parent = parent;
9081 }
9082
9083 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9084
9085 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9086 {
9087         int i;
9088         unsigned long flags;
9089
9090         /*
9091          * We can't change the weight of the root cgroup.
9092          */
9093         if (!tg->se[0])
9094                 return -EINVAL;
9095
9096         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9097
9098         mutex_lock(&shares_mutex);
9099         if (tg->shares == shares)
9100                 goto done;
9101
9102         tg->shares = shares;
9103         for_each_possible_cpu(i) {
9104                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9105                 struct sched_entity *se;
9106
9107                 se = tg->se[i];
9108                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9109                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9110
9111                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9112                 update_rq_clock(rq);
9113                 for_each_sched_entity(se)
9114                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9115                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9116         }
9117
9118 done:
9119         mutex_unlock(&shares_mutex);
9120         return 0;
9121 }
9122 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9123
9124 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9125
9126 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9127 {
9128         return 1;
9129 }
9130
9131 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9132
9133 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9134
9135
9136 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9137 {
9138         struct sched_entity *se = &task->se;
9139         unsigned int rr_interval = 0;
9140
9141         /*
9142          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9143          * idle runqueue:
9144          */
9145         if (rq->cfs.load.weight)
9146                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9147
9148         return rr_interval;
9149 }
9150
9151 /*
9152  * All the scheduling class methods:
9153  */
9154 const struct sched_class fair_sched_class = {
9155         .next                   = &idle_sched_class,
9156         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9157         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9158         .yield_task             = yield_task_fair,
9159         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9160
9161         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9162
9163         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9164         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9165
9166 #ifdef CONFIG_SMP
9167         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9168         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9169
9170         .rq_online              = rq_online_fair,
9171         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9172
9173         .task_waking            = task_waking_fair,
9174         .task_dead              = task_dead_fair,
9175         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9176 #endif
9177
9178         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9179         .task_tick              = task_tick_fair,
9180         .task_fork              = task_fork_fair,
9181
9182         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9183         .switched_from          = switched_from_fair,
9184         .switched_to            = switched_to_fair,
9185
9186         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9187
9188         .update_curr            = update_curr_fair,
9189
9190 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9191         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9192 #endif
9193 };
9194
9195 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9196 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9197 {
9198         struct cfs_rq *cfs_rq;
9199
9200         rcu_read_lock();
9201         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9202                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9203         rcu_read_unlock();
9204 }
9205
9206 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9207 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9208 {
9209         int node;
9210         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9211
9212         for_each_online_node(node) {
9213                 if (p->numa_faults) {
9214                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9215                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9216                 }
9217                 if (p->numa_group) {
9218                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9219                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9220                 }
9221                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9222         }
9223 }
9224 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9225 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9226
9227 __init void init_sched_fair_class(void)
9228 {
9229 #ifdef CONFIG_SMP
9230         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9231
9232 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9233         nohz.next_balance = jiffies;
9234         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9235         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9236 #endif
9237 #endif /* SMP */
9238
9239 }