DEBUG: sched: add tracepoint for cpu/freq scale invariance
[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
2751 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2752 {
2753         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2754                 goto skip_aging;
2755
2756         /*
2757          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2758          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2759          */
2760         if (se->avg.last_update_time) {
2761                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2762                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2763
2764                 /*
2765                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2766                  * absent from the fair class for too long.
2767                  */
2768         }
2769
2770 skip_aging:
2771         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2772         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2773         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2774         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2775         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2776 }
2777
2778 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2779 {
2780         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2781                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2782                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2783
2784         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2785         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2786         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2787         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2788 }
2789
2790 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2791 static inline void
2792 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2793 {
2794         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2795         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2796         int migrated, decayed;
2797
2798         migrated = !sa->last_update_time;
2799         if (!migrated) {
2800                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2801                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2802                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2803         }
2804
2805         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2806
2807         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2808         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2809
2810         if (migrated)
2811                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2812
2813         if (decayed || migrated)
2814                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2815 }
2816
2817 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2818 static inline void
2819 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2820 {
2821         update_load_avg(se, 1);
2822
2823         cfs_rq->runnable_load_avg =
2824                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2825         cfs_rq->runnable_load_sum =
2826                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2827 }
2828
2829 #ifndef CONFIG_64BIT
2830 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2831 {
2832         u64 last_update_time_copy;
2833         u64 last_update_time;
2834
2835         do {
2836                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2837                 smp_rmb();
2838                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2839         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2840
2841         return last_update_time;
2842 }
2843 #else
2844 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2845 {
2846         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2847 }
2848 #endif
2849
2850 /*
2851  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2852  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2853  */
2854 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2855 {
2856         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2857         u64 last_update_time;
2858
2859         /*
2860          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2861          * from its (source) cfs_rq
2862          */
2863         if (se->avg.last_update_time == 0)
2864                 return;
2865
2866         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2867
2868         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2869         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2870         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2871 }
2872
2873 /*
2874  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2875  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2876  * be the only way to update the runnable statistic.
2877  */
2878 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2879 {
2880 }
2881
2882 /*
2883  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2884  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2885  * be the only way to update the runnable statistic.
2886  */
2887 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2888 {
2889 }
2890
2891 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2892 {
2893         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2894 }
2895
2896 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2897 {
2898         return cfs_rq->avg.load_avg;
2899 }
2900
2901 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2902
2903 #else /* CONFIG_SMP */
2904
2905 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
2906 static inline void
2907 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2908 static inline void
2909 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2910 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2911
2912 static inline void
2913 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2914 static inline void
2915 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2916
2917 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2918 {
2919         return 0;
2920 }
2921
2922 #endif /* CONFIG_SMP */
2923
2924 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2925 {
2926 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2927         struct task_struct *tsk = NULL;
2928
2929         if (entity_is_task(se))
2930                 tsk = task_of(se);
2931
2932         if (se->statistics.sleep_start) {
2933                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2934
2935                 if ((s64)delta < 0)
2936                         delta = 0;
2937
2938                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2939                         se->statistics.sleep_max = delta;
2940
2941                 se->statistics.sleep_start = 0;
2942                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2943
2944                 if (tsk) {
2945                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2946                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2947                 }
2948         }
2949         if (se->statistics.block_start) {
2950                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2951
2952                 if ((s64)delta < 0)
2953                         delta = 0;
2954
2955                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2956                         se->statistics.block_max = delta;
2957
2958                 se->statistics.block_start = 0;
2959                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2960
2961                 if (tsk) {
2962                         if (tsk->in_iowait) {
2963                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2964                                 se->statistics.iowait_count++;
2965                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2966                         }
2967
2968                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2969                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
2970
2971                         /*
2972                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2973                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2974                          * amount of time that the task spent sleeping:
2975                          */
2976                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2977                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2978                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2979                                                 delta >> 20);
2980                         }
2981                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2982                 }
2983         }
2984 #endif
2985 }
2986
2987 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2988 {
2989 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2990         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2991
2992         if (d < 0)
2993                 d = -d;
2994
2995         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2996                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2997 #endif
2998 }
2999
3000 static void
3001 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3002 {
3003         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3004
3005         /*
3006          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3007          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3008          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3009          * stays open at the end.
3010          */
3011         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3012                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3013
3014         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3015         if (!initial) {
3016                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3017
3018                 /*
3019                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3020                  * for a gentler effect of sleepers:
3021                  */
3022                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3023                         thresh >>= 1;
3024
3025                 vruntime -= thresh;
3026         }
3027
3028         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3029         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3030 }
3031
3032 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3033
3034 static void
3035 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3036 {
3037         /*
3038          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3039          * through calling update_curr().
3040          */
3041         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3042                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3043
3044         /*
3045          * Update run-time statistics of the 'current'.
3046          */
3047         update_curr(cfs_rq);
3048         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3049         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3050         update_cfs_shares(cfs_rq);
3051
3052         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3053                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3054                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3055         }
3056
3057         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3058         check_spread(cfs_rq, se);
3059         if (se != cfs_rq->curr)
3060                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3061         se->on_rq = 1;
3062
3063         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3064                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3065                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3066         }
3067 }
3068
3069 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3070 {
3071         for_each_sched_entity(se) {
3072                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3073                 if (cfs_rq->last != se)
3074                         break;
3075
3076                 cfs_rq->last = NULL;
3077         }
3078 }
3079
3080 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3081 {
3082         for_each_sched_entity(se) {
3083                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3084                 if (cfs_rq->next != se)
3085                         break;
3086
3087                 cfs_rq->next = NULL;
3088         }
3089 }
3090
3091 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3092 {
3093         for_each_sched_entity(se) {
3094                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3095                 if (cfs_rq->skip != se)
3096                         break;
3097
3098                 cfs_rq->skip = NULL;
3099         }
3100 }
3101
3102 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3103 {
3104         if (cfs_rq->last == se)
3105                 __clear_buddies_last(se);
3106
3107         if (cfs_rq->next == se)
3108                 __clear_buddies_next(se);
3109
3110         if (cfs_rq->skip == se)
3111                 __clear_buddies_skip(se);
3112 }
3113
3114 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3115
3116 static void
3117 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3118 {
3119         /*
3120          * Update run-time statistics of the 'current'.
3121          */
3122         update_curr(cfs_rq);
3123         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3124
3125         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3126         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3127 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3128                 if (entity_is_task(se)) {
3129                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3130
3131                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3132                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3133                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3134                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3135                 }
3136 #endif
3137         }
3138
3139         clear_buddies(cfs_rq, se);
3140
3141         if (se != cfs_rq->curr)
3142                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3143         se->on_rq = 0;
3144         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3145
3146         /*
3147          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3148          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3149          * movement in our normalized position.
3150          */
3151         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3152                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3153
3154         /* return excess runtime on last dequeue */
3155         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3156
3157         update_min_vruntime(cfs_rq);
3158         update_cfs_shares(cfs_rq);
3159 }
3160
3161 /*
3162  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3163  */
3164 static void
3165 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3166 {
3167         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3168         struct sched_entity *se;
3169         s64 delta;
3170
3171         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3172         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3173         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3174                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3175                 /*
3176                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3177                  * re-elected due to buddy favours.
3178                  */
3179                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3180                 return;
3181         }
3182
3183         /*
3184          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3185          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3186          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3187          */
3188         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3189                 return;
3190
3191         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3192         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3193
3194         if (delta < 0)
3195                 return;
3196
3197         if (delta > ideal_runtime)
3198                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3199 }
3200
3201 static void
3202 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3203 {
3204         /* 'current' is not kept within the tree. */
3205         if (se->on_rq) {
3206                 /*
3207                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3208                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3209                  * runqueue.
3210                  */
3211                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3212                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3213                 update_load_avg(se, 1);
3214         }
3215
3216         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3217         cfs_rq->curr = se;
3218 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3219         /*
3220          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3221          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3222          * when there are only lesser-weight tasks around):
3223          */
3224         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3225                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3226                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3227         }
3228 #endif
3229         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3230 }
3231
3232 static int
3233 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3234
3235 /*
3236  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3237  * 1) keep things fair between processes/task groups
3238  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3239  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3240  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3241  */
3242 static struct sched_entity *
3243 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3244 {
3245         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3246         struct sched_entity *se;
3247
3248         /*
3249          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3250          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3251          */
3252         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3253                 left = curr;
3254
3255         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3256
3257         /*
3258          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3259          * be done without getting too unfair.
3260          */
3261         if (cfs_rq->skip == se) {
3262                 struct sched_entity *second;
3263
3264                 if (se == curr) {
3265                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3266                 } else {
3267                         second = __pick_next_entity(se);
3268                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3269                                 second = curr;
3270                 }
3271
3272                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3273                         se = second;
3274         }
3275
3276         /*
3277          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3278          */
3279         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3280                 se = cfs_rq->last;
3281
3282         /*
3283          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3284          */
3285         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3286                 se = cfs_rq->next;
3287
3288         clear_buddies(cfs_rq, se);
3289
3290         return se;
3291 }
3292
3293 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3294
3295 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3296 {
3297         /*
3298          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3299          * was not called and update_curr() has to be done:
3300          */
3301         if (prev->on_rq)
3302                 update_curr(cfs_rq);
3303
3304         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3305         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3306
3307         check_spread(cfs_rq, prev);
3308         if (prev->on_rq) {
3309                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3310                 /* Put 'current' back into the tree. */
3311                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3312                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3313                 update_load_avg(prev, 0);
3314         }
3315         cfs_rq->curr = NULL;
3316 }
3317
3318 static void
3319 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3320 {
3321         /*
3322          * Update run-time statistics of the 'current'.
3323          */
3324         update_curr(cfs_rq);
3325
3326         /*
3327          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3328          */
3329         update_load_avg(curr, 1);
3330         update_cfs_shares(cfs_rq);
3331
3332 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3333         /*
3334          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3335          * validating it and just reschedule.
3336          */
3337         if (queued) {
3338                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3339                 return;
3340         }
3341         /*
3342          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3343          */
3344         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3345                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3346                 return;
3347 #endif
3348
3349         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3350                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3351 }
3352
3353
3354 /**************************************************
3355  * CFS bandwidth control machinery
3356  */
3357
3358 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3359
3360 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3361 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3362
3363 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3364 {
3365         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3366 }
3367
3368 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3369 {
3370         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3371 }
3372
3373 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3374 {
3375         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3376 }
3377 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3378 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3379 {
3380         return true;
3381 }
3382
3383 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3384 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3385 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3386
3387 /*
3388  * default period for cfs group bandwidth.
3389  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3390  */
3391 static inline u64 default_cfs_period(void)
3392 {
3393         return 100000000ULL;
3394 }
3395
3396 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3397 {
3398         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3399 }
3400
3401 /*
3402  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3403  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3404  * additional synchronization around rq->lock.
3405  *
3406  * requires cfs_b->lock
3407  */
3408 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3409 {
3410         u64 now;
3411
3412         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3413                 return;
3414
3415         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3416         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3417         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3418 }
3419
3420 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3421 {
3422         return &tg->cfs_bandwidth;
3423 }
3424
3425 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3426 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3427 {
3428         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3429                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3430
3431         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3432 }
3433
3434 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3435 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3436 {
3437         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3438         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3439         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3440
3441         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3442         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3443
3444         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3445         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3446                 amount = min_amount;
3447         else {
3448                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3449
3450                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3451                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3452                         cfs_b->runtime -= amount;
3453                         cfs_b->idle = 0;
3454                 }
3455         }
3456         expires = cfs_b->runtime_expires;
3457         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3458
3459         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3460         /*
3461          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3462          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3463          * issued.
3464          */
3465         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3466                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3467
3468         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3469 }
3470
3471 /*
3472  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3473  * fact that rq->clock snapshots this value.
3474  */
3475 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3476 {
3477         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3478
3479         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3480         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3481                 return;
3482
3483         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3484                 return;
3485
3486         /*
3487          * If the local deadline has passed we have to consider the
3488          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3489          * has not truly expired.
3490          *
3491          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3492          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3493          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3494          * exact equality, so a partial write will still work.
3495          */
3496
3497         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3498                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3499                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3500         } else {
3501                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3502                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3503         }
3504 }
3505
3506 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3507 {
3508         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3509         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3510         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3511
3512         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3513                 return;
3514
3515         /*
3516          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3517          * hierarchy can be throttled
3518          */
3519         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3520                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3521 }
3522
3523 static __always_inline
3524 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3525 {
3526         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3527                 return;
3528
3529         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3530 }
3531
3532 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3533 {
3534         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3535 }
3536
3537 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3538 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3539 {
3540         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3541 }
3542
3543 /*
3544  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3545  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3546  * load-balance operations.
3547  */
3548 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3549                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3550 {
3551         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3552
3553         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3554         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3555
3556         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3557                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3558 }
3559
3560 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3561 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3562 {
3563         struct rq *rq = data;
3564         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3565
3566         cfs_rq->throttle_count--;
3567 #ifdef CONFIG_SMP
3568         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3569                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3570                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3571                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3572         }
3573 #endif
3574
3575         return 0;
3576 }
3577
3578 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3579 {
3580         struct rq *rq = data;
3581         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3582
3583         /* group is entering throttled state, stop time */
3584         if (!cfs_rq->throttle_count)
3585                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3586         cfs_rq->throttle_count++;
3587
3588         return 0;
3589 }
3590
3591 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3592 {
3593         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3594         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3595         struct sched_entity *se;
3596         long task_delta, dequeue = 1;
3597         bool empty;
3598
3599         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3600
3601         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3602         rcu_read_lock();
3603         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3604         rcu_read_unlock();
3605
3606         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3607         for_each_sched_entity(se) {
3608                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3609                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3610                 if (!se->on_rq)
3611                         break;
3612
3613                 if (dequeue)
3614                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3615                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3616
3617                 if (qcfs_rq->load.weight)
3618                         dequeue = 0;
3619         }
3620
3621         if (!se)
3622                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3623
3624         cfs_rq->throttled = 1;
3625         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3626         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3627         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3628
3629         /*
3630          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3631          * distribute_cfs_runtime will not see us
3632          */
3633         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3634
3635         /*
3636          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3637          * timer is running.
3638          */
3639         if (empty)
3640                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3641
3642         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3643 }
3644
3645 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3646 {
3647         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3648         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3649         struct sched_entity *se;
3650         int enqueue = 1;
3651         long task_delta;
3652
3653         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3654
3655         cfs_rq->throttled = 0;
3656
3657         update_rq_clock(rq);
3658
3659         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3660         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3661         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3662         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3663
3664         /* update hierarchical throttle state */
3665         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3666
3667         if (!cfs_rq->load.weight)
3668                 return;
3669
3670         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3671         for_each_sched_entity(se) {
3672                 if (se->on_rq)
3673                         enqueue = 0;
3674
3675                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3676                 if (enqueue)
3677                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3678                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3679
3680                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3681                         break;
3682         }
3683
3684         if (!se)
3685                 add_nr_running(rq, task_delta);
3686
3687         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3688         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3689                 resched_curr(rq);
3690 }
3691
3692 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3693                 u64 remaining, u64 expires)
3694 {
3695         struct cfs_rq *cfs_rq;
3696         u64 runtime;
3697         u64 starting_runtime = remaining;
3698
3699         rcu_read_lock();
3700         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3701                                 throttled_list) {
3702                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3703
3704                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3705                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3706                         goto next;
3707
3708                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3709                 if (runtime > remaining)
3710                         runtime = remaining;
3711                 remaining -= runtime;
3712
3713                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3714                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3715
3716                 /* we check whether we're throttled above */
3717                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3718                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3719
3720 next:
3721                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3722
3723                 if (!remaining)
3724                         break;
3725         }
3726         rcu_read_unlock();
3727
3728         return starting_runtime - remaining;
3729 }
3730
3731 /*
3732  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3733  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3734  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3735  * used to track this state.
3736  */
3737 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3738 {
3739         u64 runtime, runtime_expires;
3740         int throttled;
3741
3742         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3743         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3744                 goto out_deactivate;
3745
3746         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3747         cfs_b->nr_periods += overrun;
3748
3749         /*
3750          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3751          * we're going inactive then everything else can be deferred
3752          */
3753         if (cfs_b->idle && !throttled)
3754                 goto out_deactivate;
3755
3756         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3757
3758         if (!throttled) {
3759                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3760                 cfs_b->idle = 1;
3761                 return 0;
3762         }
3763
3764         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3765         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3766
3767         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3768
3769         /*
3770          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3771          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3772          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3773          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3774          * only by limited amounts in that extreme case.
3775          */
3776         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3777                 runtime = cfs_b->runtime;
3778                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3779                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3780                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3781                                                  runtime_expires);
3782                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3783
3784                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3785
3786                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3787         }
3788
3789         /*
3790          * While we are ensured activity in the period following an
3791          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3792          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3793          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3794          */
3795         cfs_b->idle = 0;
3796
3797         return 0;
3798
3799 out_deactivate:
3800         return 1;
3801 }
3802
3803 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3804 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3805 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3806 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3807 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3808 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3809
3810 /*
3811  * Are we near the end of the current quota period?
3812  *
3813  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3814  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3815  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3816  */
3817 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3818 {
3819         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3820         u64 remaining;
3821
3822         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3823         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3824                 return 1;
3825
3826         /* is a quota refresh about to occur? */
3827         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3828         if (remaining < min_expire)
3829                 return 1;
3830
3831         return 0;
3832 }
3833
3834 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3835 {
3836         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3837
3838         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3839         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3840                 return;
3841
3842         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3843                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3844                         HRTIMER_MODE_REL);
3845 }
3846
3847 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3848 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3849 {
3850         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3851         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3852
3853         if (slack_runtime <= 0)
3854                 return;
3855
3856         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3857         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3858             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3859                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3860
3861                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3862                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3863                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3864                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3865         }
3866         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3867
3868         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3869         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3870 }
3871
3872 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3873 {
3874         if (!cfs_bandwidth_used())
3875                 return;
3876
3877         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3878                 return;
3879
3880         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3881 }
3882
3883 /*
3884  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3885  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3886  */
3887 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3888 {
3889         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3890         u64 expires;
3891
3892         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3893         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3894         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3895                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3896                 return;
3897         }
3898
3899         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3900                 runtime = cfs_b->runtime;
3901
3902         expires = cfs_b->runtime_expires;
3903         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3904
3905         if (!runtime)
3906                 return;
3907
3908         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3909
3910         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3911         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3912                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3913         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3914 }
3915
3916 /*
3917  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3918  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3919  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3920  */
3921 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3922 {
3923         if (!cfs_bandwidth_used())
3924                 return;
3925
3926         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3927         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3928                 return;
3929
3930         /* ensure the group is not already throttled */
3931         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3932                 return;
3933
3934         /* update runtime allocation */
3935         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3936         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3937                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3938 }
3939
3940 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3941 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3942 {
3943         if (!cfs_bandwidth_used())
3944                 return false;
3945
3946         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3947                 return false;
3948
3949         /*
3950          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3951          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3952          */
3953         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3954                 return true;
3955
3956         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3957         return true;
3958 }
3959
3960 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3961 {
3962         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3963                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3964
3965         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3966
3967         return HRTIMER_NORESTART;
3968 }
3969
3970 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3971 {
3972         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3973                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3974         int overrun;
3975         int idle = 0;
3976
3977         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3978         for (;;) {
3979                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
3980                 if (!overrun)
3981                         break;
3982
3983                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3984         }
3985         if (idle)
3986                 cfs_b->period_active = 0;
3987         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3988
3989         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3990 }
3991
3992 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3993 {
3994         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3995         cfs_b->runtime = 0;
3996         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3997         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3998
3999         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4000         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4001         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4002         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4003         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4004 }
4005
4006 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4007 {
4008         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4009         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4010 }
4011
4012 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4013 {
4014         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4015
4016         if (!cfs_b->period_active) {
4017                 cfs_b->period_active = 1;
4018                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4019                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4020         }
4021 }
4022
4023 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4024 {
4025         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4026         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4027                 return;
4028
4029         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4030         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4031 }
4032
4033 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4034 {
4035         struct cfs_rq *cfs_rq;
4036
4037         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4038                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4039
4040                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4041                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4042                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4043         }
4044 }
4045
4046 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4047 {
4048         struct cfs_rq *cfs_rq;
4049
4050         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4051                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4052                         continue;
4053
4054                 /*
4055                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4056                  * there's some valid quota amount
4057                  */
4058                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4059                 /*
4060                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4061                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4062                  */
4063                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4064
4065                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4066                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4067         }
4068 }
4069
4070 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4071 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4072 {
4073         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4074 }
4075
4076 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4077 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4078 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4079 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4080
4081 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4082 {
4083         return 0;
4084 }
4085
4086 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4087 {
4088         return 0;
4089 }
4090
4091 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4092                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4093 {
4094         return 0;
4095 }
4096
4097 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4098
4099 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4100 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4101 #endif
4102
4103 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4104 {
4105         return NULL;
4106 }
4107 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4108 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4109 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4110
4111 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4112
4113 /**************************************************
4114  * CFS operations on tasks:
4115  */
4116
4117 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4118 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4119 {
4120         struct sched_entity *se = &p->se;
4121         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4122
4123         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4124
4125         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4126                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4127                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4128                 s64 delta = slice - ran;
4129
4130                 if (delta < 0) {
4131                         if (rq->curr == p)
4132                                 resched_curr(rq);
4133                         return;
4134                 }
4135                 hrtick_start(rq, delta);
4136         }
4137 }
4138
4139 /*
4140  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4141  * current task is from our class and nr_running is low enough
4142  * to matter.
4143  */
4144 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4145 {
4146         struct task_struct *curr = rq->curr;
4147
4148         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4149                 return;
4150
4151         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4152                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4153 }
4154 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4155 static inline void
4156 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4157 {
4158 }
4159
4160 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4161 {
4162 }
4163 #endif
4164
4165 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4166
4167 static void update_capacity_of(int cpu)
4168 {
4169         unsigned long req_cap;
4170
4171         if (!sched_freq())
4172                 return;
4173
4174         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4175         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4176         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4177         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4178 }
4179
4180 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4181
4182 /*
4183  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4184  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4185  * then put the task into the rbtree:
4186  */
4187 static void
4188 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4189 {
4190         struct cfs_rq *cfs_rq;
4191         struct sched_entity *se = &p->se;
4192         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4193         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4194
4195         for_each_sched_entity(se) {
4196                 if (se->on_rq)
4197                         break;
4198                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4199                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4200
4201                 /*
4202                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4203                  *
4204                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4205                  * post the final h_nr_running increment below.
4206                 */
4207                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4208                         break;
4209                 cfs_rq->h_nr_running++;
4210
4211                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4212         }
4213
4214         for_each_sched_entity(se) {
4215                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4216                 cfs_rq->h_nr_running++;
4217
4218                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4219                         break;
4220
4221                 update_load_avg(se, 1);
4222                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4223         }
4224
4225         if (!se) {
4226                 add_nr_running(rq, 1);
4227                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4228                     cpu_overutilized(rq->cpu))
4229                         rq->rd->overutilized = true;
4230
4231                 schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4232
4233                 /*
4234                  * We want to potentially trigger a freq switch
4235                  * request only for tasks that are waking up; this is
4236                  * because we get here also during load balancing, but
4237                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4238                  * request after load balancing is done.
4239                  */
4240                 if (task_new || task_wakeup)
4241                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4242         }
4243         hrtick_update(rq);
4244 }
4245
4246 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4247
4248 /*
4249  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4250  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4251  * update the fair scheduling stats:
4252  */
4253 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4254 {
4255         struct cfs_rq *cfs_rq;
4256         struct sched_entity *se = &p->se;
4257         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4258
4259         for_each_sched_entity(se) {
4260                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4261                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4262
4263                 /*
4264                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4265                  *
4266                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4267                  * post the final h_nr_running decrement below.
4268                 */
4269                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4270                         break;
4271                 cfs_rq->h_nr_running--;
4272
4273                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4274                 if (cfs_rq->load.weight) {
4275                         /*
4276                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4277                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4278                          */
4279                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4280                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4281
4282                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4283                         se = parent_entity(se);
4284                         break;
4285                 }
4286                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4287         }
4288
4289         for_each_sched_entity(se) {
4290                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4291                 cfs_rq->h_nr_running--;
4292
4293                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4294                         break;
4295
4296                 update_load_avg(se, 1);
4297                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4298         }
4299
4300         if (!se) {
4301                 sub_nr_running(rq, 1);
4302                 schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4303
4304                 /*
4305                  * We want to potentially trigger a freq switch
4306                  * request only for tasks that are going to sleep;
4307                  * this is because we get here also during load
4308                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4309                  * trigger as single request after load balancing is
4310                  * done.
4311                  */
4312                 if (task_sleep) {
4313                         if (rq->cfs.nr_running)
4314                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4315                         else if (sched_freq())
4316                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4317                 }
4318         }
4319         hrtick_update(rq);
4320 }
4321
4322 #ifdef CONFIG_SMP
4323
4324 /*
4325  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4326  */
4327
4328 /*
4329  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4330  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4331  *
4332  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4333  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4334  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4335  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4336  *
4337  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4338  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4339  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4340  *
4341  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4342  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4343  * particular idx is approximated to be zero.
4344  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4345  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4346  * based on 128 point scale.
4347  * Example:
4348  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4349  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4350  *
4351  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4352  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4353  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4354  */
4355 #define DEGRADE_SHIFT           7
4356 static const unsigned char
4357                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4358 static const unsigned char
4359                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4360                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4361                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4362                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4363                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4364                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4365
4366 /*
4367  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4368  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4369  * adding any new load.
4370  */
4371 static unsigned long
4372 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4373 {
4374         int j = 0;
4375
4376         if (!missed_updates)
4377                 return load;
4378
4379         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4380                 return 0;
4381
4382         if (idx == 1)
4383                 return load >> missed_updates;
4384
4385         while (missed_updates) {
4386                 if (missed_updates % 2)
4387                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4388
4389                 missed_updates >>= 1;
4390                 j++;
4391         }
4392         return load;
4393 }
4394
4395 /*
4396  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4397  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4398  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4399  */
4400 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4401                               unsigned long pending_updates)
4402 {
4403         int i, scale;
4404
4405         this_rq->nr_load_updates++;
4406
4407         /* Update our load: */
4408         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4409         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4410                 unsigned long old_load, new_load;
4411
4412                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4413
4414                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4415                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4416                 new_load = this_load;
4417                 /*
4418                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4419                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4420                  * example.
4421                  */
4422                 if (new_load > old_load)
4423                         new_load += scale - 1;
4424
4425                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4426         }
4427
4428         sched_avg_update(this_rq);
4429 }
4430
4431 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4432 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4433 {
4434         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4435 }
4436
4437 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4438 /*
4439  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4440  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4441  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4442  *
4443  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4444  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4445  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4446  * (tick_nohz_idle_exit).
4447  *
4448  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4449  */
4450
4451 /*
4452  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4453  * idle balance.
4454  */
4455 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4456 {
4457         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4458         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4459         unsigned long pending_updates;
4460
4461         /*
4462          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4463          */
4464         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4465                 return;
4466
4467         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4468         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4469
4470         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4471 }
4472
4473 /*
4474  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4475  */
4476 void update_cpu_load_nohz(void)
4477 {
4478         struct rq *this_rq = this_rq();
4479         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4480         unsigned long pending_updates;
4481
4482         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4483                 return;
4484
4485         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4486         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4487         if (pending_updates) {
4488                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4489                 /*
4490                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4491                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4492                  */
4493                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4494         }
4495         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4496 }
4497 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4498
4499 /*
4500  * Called from scheduler_tick()
4501  */
4502 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4503 {
4504         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4505         /*
4506          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4507          */
4508         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4509         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4510 }
4511
4512 /*
4513  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4514  * according to the scheduling class and "nice" value.
4515  *
4516  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4517  * balance conservatively.
4518  */
4519 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4520 {
4521         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4522         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4523
4524         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4525                 return total;
4526
4527         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4528 }
4529
4530 /*
4531  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4532  * according to the scheduling class and "nice" value.
4533  */
4534 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4535 {
4536         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4537         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4538
4539         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4540                 return total;
4541
4542         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4543 }
4544
4545
4546 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4547 {
4548         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4549         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4550         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4551
4552         if (nr_running)
4553                 return load_avg / nr_running;
4554
4555         return 0;
4556 }
4557
4558 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4559 {
4560         /*
4561          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4562          * about the boundary, really active task won't care
4563          * about the loss.
4564          */
4565         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4566                 current->wakee_flips >>= 1;
4567                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4568         }
4569
4570         if (current->last_wakee != p) {
4571                 current->last_wakee = p;
4572                 current->wakee_flips++;
4573         }
4574 }
4575
4576 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4577 {
4578         struct sched_entity *se = &p->se;
4579         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4580         u64 min_vruntime;
4581
4582 #ifndef CONFIG_64BIT
4583         u64 min_vruntime_copy;
4584
4585         do {
4586                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4587                 smp_rmb();
4588                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4589         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4590 #else
4591         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4592 #endif
4593
4594         se->vruntime -= min_vruntime;
4595         record_wakee(p);
4596 }
4597
4598 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4599 /*
4600  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4601  *
4602  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4603  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4604  * can calculate the shift in shares.
4605  *
4606  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4607  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4608  * total group weight.
4609  *
4610  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4611  * distribution (s_i) using:
4612  *
4613  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4614  *
4615  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4616  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4617  * shares distribution (s_i):
4618  *
4619  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4620  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4621  *
4622  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4623  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4624  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4625  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4626  *
4627  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4628  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4629  *
4630  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4631  *
4632  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4633  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4634  * weight and shares distributions like:
4635  *
4636  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4637  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4638  *
4639  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4640  *
4641  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4642  *
4643  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4644  *
4645  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4646  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4647  * 4/7) times the weight of the group.
4648  */
4649 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4650 {
4651         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4652
4653         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4654                 return wl;
4655
4656         for_each_sched_entity(se) {
4657                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4658                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4659
4660                 tg = cfs_rq->tg;
4661
4662                 /*
4663                  * W = @wg + \Sum rw_j
4664                  */
4665                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4666
4667                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4668                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4669                 W += w;
4670
4671                 /*
4672                  * w = rw_i + @wl
4673                  */
4674                 w += wl;
4675
4676                 /*
4677                  * wl = S * s'_i; see (2)
4678                  */
4679                 if (W > 0 && w < W)
4680                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4681                 else
4682                         wl = tg->shares;
4683
4684                 /*
4685                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4686                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4687                  * calc_cfs_shares().
4688                  */
4689                 if (wl < MIN_SHARES)
4690                         wl = MIN_SHARES;
4691
4692                 /*
4693                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4694                  */
4695                 wl -= se->avg.load_avg;
4696
4697                 /*
4698                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4699                  * the final effective load change on the root group. Since
4700                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4701                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4702                  * resulting from this level per the above.
4703                  */
4704                 wg = 0;
4705         }
4706
4707         return wl;
4708 }
4709 #else
4710
4711 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4712 {
4713         return wl;
4714 }
4715
4716 #endif
4717
4718 static inline bool energy_aware(void)
4719 {
4720         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4721 }
4722
4723 struct energy_env {
4724         struct sched_group      *sg_top;
4725         struct sched_group      *sg_cap;
4726         int                     cap_idx;
4727         int                     util_delta;
4728         int                     src_cpu;
4729         int                     dst_cpu;
4730         int                     energy;
4731         int                     payoff;
4732         struct task_struct      *task;
4733         struct {
4734                 int before;
4735                 int after;
4736                 int delta;
4737                 int diff;
4738         } nrg;
4739         struct {
4740                 int before;
4741                 int after;
4742                 int delta;
4743         } cap;
4744 };
4745
4746 /*
4747  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4748  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4749  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4750  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4751  *
4752  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4753  *
4754  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4755  *
4756  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4757  *
4758  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4759  */
4760 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4761 {
4762         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4763
4764         if (util >= capacity)
4765                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4766
4767         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4768 }
4769
4770 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4771 {
4772         if (cpu == eenv->src_cpu)
4773                 return -eenv->util_delta;
4774         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4775                 return eenv->util_delta;
4776         return 0;
4777 }
4778
4779 static
4780 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4781 {
4782         int i, delta;
4783         unsigned long max_util = 0;
4784
4785         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4786                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4787                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4788         }
4789
4790         return max_util;
4791 }
4792
4793 /*
4794  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4795  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4796  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4797  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4798  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4799  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4800  * estimate (more busy).
4801  */
4802 static unsigned
4803 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4804 {
4805         int i, delta;
4806         unsigned long util_sum = 0;
4807         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4808
4809         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4810                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4811                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4812         }
4813
4814         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4815                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4816         return util_sum;
4817 }
4818
4819 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4820         const struct sched_group_energy const *sge)
4821 {
4822         int idx;
4823         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4824
4825         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4826                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4827                         break;
4828         }
4829
4830         eenv->cap_idx = idx;
4831
4832         return idx;
4833 }
4834
4835 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
4836 {
4837         int i, state = INT_MAX;
4838
4839         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
4840         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
4841                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
4842
4843         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
4844         state++;
4845
4846         return state;
4847 }
4848
4849 /*
4850  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
4851  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
4852  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
4853  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
4854  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
4855  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
4856  * This can probably be done in a faster but more complex way.
4857  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
4858  */
4859 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
4860 {
4861         struct sched_domain *sd;
4862         int cpu, total_energy = 0;
4863         struct cpumask visit_cpus;
4864         struct sched_group *sg;
4865
4866         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
4867
4868         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
4869
4870         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
4871                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
4872
4873                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
4874
4875                 /*
4876                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
4877                  * sched_group?
4878                  */
4879                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
4880
4881                 if (!sd)
4882                         /*
4883                          * We most probably raced with hotplug; returning a
4884                          * wrong energy estimation is better than entering an
4885                          * infinite loop.
4886                          */
4887                         return -EINVAL;
4888
4889                 if (sd->parent)
4890                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
4891
4892                 for_each_domain(cpu, sd) {
4893                         sg = sd->groups;
4894
4895                         /* Has this sched_domain already been visited? */
4896                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
4897                                 break;
4898
4899                         do {
4900                                 unsigned long group_util;
4901                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
4902                                 int cap_idx, idle_idx;
4903
4904                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
4905                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
4906                                 else
4907                                         eenv->sg_cap = sg;
4908
4909                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
4910
4911                                 if (sg->group_weight == 1) {
4912                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
4913                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
4914                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4915                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4916                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
4917                                         }
4918                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
4919                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
4920                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
4921                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
4922                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
4923                                         }
4924                                 }
4925
4926                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
4927                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
4928                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
4929                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4930                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
4931                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
4932                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4933
4934                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
4935
4936                                 if (!sd->child)
4937                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
4938
4939                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
4940                                         goto next_cpu;
4941
4942                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
4943                 }
4944 next_cpu:
4945                 continue;
4946         }
4947
4948         eenv->energy = total_energy;
4949         return 0;
4950 }
4951
4952 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
4953 {
4954         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
4955 }
4956
4957 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
4958 static int energy_diff_evaluate(struct energy_env *eenv)
4959 {
4960         unsigned int boost;
4961         int nrg_delta;
4962
4963         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
4964 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
4965         boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
4966 #else
4967         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
4968 #endif
4969         if (boost == 0)
4970                 return eenv->nrg.diff;
4971
4972         /* Compute normalized energy diff */
4973         nrg_delta = schedtune_normalize_energy(eenv->nrg.diff);
4974         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
4975
4976         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
4977                         eenv->nrg.delta,
4978                         eenv->cap.delta,
4979                         eenv->task);
4980
4981         /*
4982          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
4983          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
4984          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
4985          * function return a negative value each time the evaluation return a
4986          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
4987          * a scheduling decision
4988          */
4989         return -eenv->payoff;
4990 }
4991 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
4992 #define energy_diff_evaluate(eenv) eenv->nrg.diff
4993 #endif
4994
4995 /*
4996  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
4997  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
4998  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
4999  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5000  * both are specified, the utilization is migrated.
5001  */
5002 static int energy_diff(struct energy_env *eenv)
5003 {
5004         struct sched_domain *sd;
5005         struct sched_group *sg;
5006         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5007
5008         struct energy_env eenv_before = {
5009                 .util_delta     = 0,
5010                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5011                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5012                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5013                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5014         };
5015
5016         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5017                 return 0;
5018
5019         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5020         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5021
5022         if (!sd)
5023                 return 0; /* Error */
5024
5025         sg = sd->groups;
5026
5027         do {
5028                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5029                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5030
5031                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5032                                 return 0; /* Invalid result abort */
5033                         energy_before += eenv_before.energy;
5034
5035                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5036                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5037                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5038
5039                         if (sched_group_energy(eenv))
5040                                 return 0; /* Invalid result abort */
5041                         energy_after += eenv->energy;
5042                 }
5043         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5044
5045         eenv->nrg.before = energy_before;
5046         eenv->nrg.after = energy_after;
5047         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5048         eenv->payoff = 0;
5049
5050         return energy_diff_evaluate(eenv);
5051 }
5052
5053 /*
5054  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5055  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5056  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5057  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5058  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5059  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5060  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5061  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5062  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5063  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5064  */
5065 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5066 {
5067         unsigned int master = current->wakee_flips;
5068         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5069         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5070
5071         if (master < slave)
5072                 swap(master, slave);
5073         if (slave < factor || master < slave * factor)
5074                 return 0;
5075         return 1;
5076 }
5077
5078 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5079 {
5080         s64 this_load, load;
5081         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5082         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5083         struct task_group *tg;
5084         unsigned long weight;
5085         int balanced;
5086
5087         idx       = sd->wake_idx;
5088         this_cpu  = smp_processor_id();
5089         prev_cpu  = task_cpu(p);
5090         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5091         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5092
5093         /*
5094          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5095          * effect of the currently running task from the load
5096          * of the current CPU:
5097          */
5098         if (sync) {
5099                 tg = task_group(current);
5100                 weight = current->se.avg.load_avg;
5101
5102                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5103                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5104         }
5105
5106         tg = task_group(p);
5107         weight = p->se.avg.load_avg;
5108
5109         /*
5110          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5111          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5112          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5113          * about that, so that's good too.
5114          *
5115          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5116          * task to be woken on this_cpu.
5117          */
5118         this_eff_load = 100;
5119         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5120
5121         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5122         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5123
5124         if (this_load > 0) {
5125                 this_eff_load *= this_load +
5126                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5127
5128                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5129         }
5130
5131         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5132
5133         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5134
5135         if (!balanced)
5136                 return 0;
5137
5138         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5139         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5140
5141         return 1;
5142 }
5143
5144 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5145 {
5146         return p->se.avg.util_avg;
5147 }
5148
5149 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5150
5151 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5152
5153 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5154 {
5155         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5156
5157         util += boosted_task_util(p);
5158
5159         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5160 }
5161
5162 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5163 {
5164         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5165         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5166
5167         if (capacity == max_capacity)
5168                 return true;
5169
5170         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5171                 return true;
5172
5173         return __task_fits(p, cpu, 0);
5174 }
5175
5176 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5177 {
5178         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5179 }
5180
5181 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5182 {
5183         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5184 }
5185
5186 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5187
5188 static unsigned long
5189 schedtune_margin(unsigned long signal, unsigned long boost)
5190 {
5191         unsigned long long margin = 0;
5192
5193         /*
5194          * Signal proportional compensation (SPC)
5195          *
5196          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5197          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5198          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S)
5199          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5200          */
5201         margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5202         margin *= boost;
5203
5204         /*
5205          * Fast integer division by constant:
5206          *  Constant   :                 (C) = 100
5207          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5208          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5209          *
5210          * Thus:
5211          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5212          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5213          *
5214          *
5215          */
5216         margin  *= 1311;
5217         margin >>= 17;
5218
5219         return margin;
5220 }
5221
5222 static inline unsigned int
5223 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5224 {
5225         unsigned int boost;
5226
5227 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5228         boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5229 #else
5230         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5231 #endif
5232         if (boost == 0)
5233                 return 0;
5234
5235         return schedtune_margin(util, boost);
5236 }
5237
5238 static inline unsigned long
5239 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5240 {
5241         unsigned int boost;
5242         unsigned long util;
5243         unsigned long margin;
5244
5245 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5246         boost = schedtune_task_boost(task);
5247 #else
5248         boost = get_sysctl_sched_cfs_boost();
5249 #endif
5250         if (boost == 0)
5251                 return 0;
5252
5253         util = task_util(task);
5254         margin = schedtune_margin(util, boost);
5255
5256         return margin;
5257 }
5258
5259 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5260
5261 static inline unsigned int
5262 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5263 {
5264         return 0;
5265 }
5266
5267 static inline unsigned int
5268 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5269 {
5270         return 0;
5271 }
5272
5273 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5274
5275 static inline unsigned long
5276 boosted_cpu_util(int cpu)
5277 {
5278         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5279         unsigned long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5280
5281         return util + margin;
5282 }
5283
5284 static inline unsigned long
5285 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5286 {
5287         unsigned long util = task_util(task);
5288         unsigned long margin = schedtune_task_margin(task);
5289
5290         return util + margin;
5291 }
5292
5293 /*
5294  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5295  * domain.
5296  */
5297 static struct sched_group *
5298 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5299                   int this_cpu, int sd_flag)
5300 {
5301         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5302         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5303         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5304         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5305         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5306         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5307         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5308
5309         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5310                 load_idx = sd->wake_idx;
5311
5312         do {
5313                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5314                 int local_group;
5315                 int i;
5316
5317                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5318                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5319                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5320                         continue;
5321
5322                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5323                                                sched_group_cpus(group));
5324
5325                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5326                 avg_load = 0;
5327
5328                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5329                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5330                         if (local_group)
5331                                 load = source_load(i, load_idx);
5332                         else
5333                                 load = target_load(i, load_idx);
5334
5335                         avg_load += load;
5336
5337                         /*
5338                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5339                          * that can fit the task.
5340                          */
5341                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5342                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5343                                 fit_group = group;
5344                         }
5345
5346                         /*
5347                          * Look for group which has most spare capacity on a
5348                          * single cpu.
5349                          */
5350                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5351                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5352                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5353                                 spare_group = group;
5354                         }
5355                 }
5356
5357                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5358                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5359
5360                 if (local_group) {
5361                         this_load = avg_load;
5362                 } else if (avg_load < min_load) {
5363                         min_load = avg_load;
5364                         idlest = group;
5365                 }
5366         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5367
5368         if (fit_group)
5369                 return fit_group;
5370
5371         if (spare_group)
5372                 return spare_group;
5373
5374         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5375                 return NULL;
5376         return idlest;
5377 }
5378
5379 /*
5380  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5381  */
5382 static int
5383 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5384 {
5385         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5386         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5387         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5388         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5389         int shallowest_idle_cpu = -1;
5390         int i;
5391
5392         /* Traverse only the allowed CPUs */
5393         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5394                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5395                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5396                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5397                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5398                                 /*
5399                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5400                                  * has the smallest exit latency irrespective
5401                                  * of any idle timestamp.
5402                                  */
5403                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5404                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5405                                 shallowest_idle_cpu = i;
5406                         } else if (idle_cpu(i) &&
5407                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5408                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5409                                 /*
5410                                  * If equal or no active idle state, then
5411                                  * the most recently idled CPU might have
5412                                  * a warmer cache.
5413                                  */
5414                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5415                                 shallowest_idle_cpu = i;
5416                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5417                                 /*
5418                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5419                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5420                                  * fallback.
5421                                  */
5422                                 shallowest_idle_cpu = i;
5423                         }
5424                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5425                         load = weighted_cpuload(i);
5426                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5427                                 min_load = load;
5428                                 least_loaded_cpu = i;
5429                         }
5430                 }
5431         }
5432
5433         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5434 }
5435
5436 /*
5437  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5438  */
5439 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5440 {
5441         struct sched_domain *sd;
5442         struct sched_group *sg;
5443         int i = task_cpu(p);
5444
5445         if (idle_cpu(target))
5446                 return target;
5447
5448         /*
5449          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5450          */
5451         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5452                 return i;
5453
5454         /*
5455          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5456          */
5457         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5458         for_each_lower_domain(sd) {
5459                 sg = sd->groups;
5460                 do {
5461                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5462                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5463                                 goto next;
5464
5465                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5466                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5467                                         goto next;
5468                         }
5469
5470                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5471                                         tsk_cpus_allowed(p));
5472                         goto done;
5473 next:
5474                         sg = sg->next;
5475                 } while (sg != sd->groups);
5476         }
5477 done:
5478         return target;
5479 }
5480
5481 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target)
5482 {
5483         struct sched_domain *sd;
5484         struct sched_group *sg, *sg_target;
5485         int target_max_cap = INT_MAX;
5486         int target_cpu = task_cpu(p);
5487         int i;
5488
5489         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5490
5491         if (!sd)
5492                 return target;
5493
5494         sg = sd->groups;
5495         sg_target = sg;
5496
5497         /*
5498          * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5499          * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5500          * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5501          * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5502          * point.
5503          */
5504         do {
5505                 /* Assuming all cpus are the same in group */
5506                 int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5507
5508                 /*
5509                  * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5510                  * Ideally we should query the energy model for the right
5511                  * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5512                  */
5513                 if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5514                     task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5515                         sg_target = sg;
5516                         target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5517                 }
5518         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5519
5520         /* Find cpu with sufficient capacity */
5521         for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5522                 /*
5523                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5524                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5525                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5526                  */
5527                 int new_util = cpu_util(i) + boosted_task_util(p);
5528
5529                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5530                         continue;
5531
5532                 if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5533                         target_cpu = i;
5534                         if (cpu_rq(i)->nr_running)
5535                                 break;
5536                 }
5537
5538                 /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5539                 if (target_cpu == task_cpu(p))
5540                         target_cpu = i;
5541         }
5542
5543         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5544                 struct energy_env eenv = {
5545                         .util_delta     = task_util(p),
5546                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5547                         .dst_cpu        = target_cpu,
5548                         .task           = p,
5549                 };
5550
5551                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5552                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5553                         return target_cpu;
5554
5555                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5556                         return task_cpu(p);
5557         }
5558
5559         return target_cpu;
5560 }
5561
5562 /*
5563  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5564  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5565  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5566  *
5567  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5568  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5569  *
5570  * Returns the target cpu number.
5571  *
5572  * preempt must be disabled.
5573  */
5574 static int
5575 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5576 {
5577         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5578         int cpu = smp_processor_id();
5579         int new_cpu = prev_cpu;
5580         int want_affine = 0;
5581         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5582
5583         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5584                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5585                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5586                               energy_aware();
5587
5588         rcu_read_lock();
5589         for_each_domain(cpu, tmp) {
5590                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5591                         break;
5592
5593                 /*
5594                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5595                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5596                  */
5597                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5598                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5599                         affine_sd = tmp;
5600                         break;
5601                 }
5602
5603                 if (tmp->flags & sd_flag)
5604                         sd = tmp;
5605                 else if (!want_affine)
5606                         break;
5607         }
5608
5609         if (affine_sd) {
5610                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5611                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5612                         new_cpu = cpu;
5613         }
5614
5615         if (!sd) {
5616                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5617                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu);
5618                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5619                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5620
5621         } else while (sd) {
5622                 struct sched_group *group;
5623                 int weight;
5624
5625                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5626                         sd = sd->child;
5627                         continue;
5628                 }
5629
5630                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5631                 if (!group) {
5632                         sd = sd->child;
5633                         continue;
5634                 }
5635
5636                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5637                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5638                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5639                         sd = sd->child;
5640                         continue;
5641                 }
5642
5643                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5644                 cpu = new_cpu;
5645                 weight = sd->span_weight;
5646                 sd = NULL;
5647                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5648                         if (weight <= tmp->span_weight)
5649                                 break;
5650                         if (tmp->flags & sd_flag)
5651                                 sd = tmp;
5652                 }
5653                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5654         }
5655         rcu_read_unlock();
5656
5657         return new_cpu;
5658 }
5659
5660 /*
5661  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5662  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5663  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
5664  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
5665  */
5666 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5667 {
5668         /*
5669          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5670          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5671          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5672          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5673          * load sounds not bad.
5674          */
5675         remove_entity_load_avg(&p->se);
5676
5677         /* Tell new CPU we are migrated */
5678         p->se.avg.last_update_time = 0;
5679
5680         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5681         p->se.exec_start = 0;
5682 }
5683
5684 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5685 {
5686         remove_entity_load_avg(&p->se);
5687 }
5688 #endif /* CONFIG_SMP */
5689
5690 static unsigned long
5691 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5692 {
5693         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5694
5695         /*
5696          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5697          * to virtual-time in his units.
5698          *
5699          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5700          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5701          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5702          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5703          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5704          *
5705          * This is especially important for buddies when the leftmost
5706          * task is higher priority than the buddy.
5707          */
5708         return calc_delta_fair(gran, se);
5709 }
5710
5711 /*
5712  * Should 'se' preempt 'curr'.
5713  *
5714  *             |s1
5715  *        |s2
5716  *   |s3
5717  *         g
5718  *      |<--->|c
5719  *
5720  *  w(c, s1) = -1
5721  *  w(c, s2) =  0
5722  *  w(c, s3) =  1
5723  *
5724  */
5725 static int
5726 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5727 {
5728         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5729
5730         if (vdiff <= 0)
5731                 return -1;
5732
5733         gran = wakeup_gran(curr, se);
5734         if (vdiff > gran)
5735                 return 1;
5736
5737         return 0;
5738 }
5739
5740 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5741 {
5742         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5743                 return;
5744
5745         for_each_sched_entity(se)
5746                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5747 }
5748
5749 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5750 {
5751         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5752                 return;
5753
5754         for_each_sched_entity(se)
5755                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5756 }
5757
5758 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5759 {
5760         for_each_sched_entity(se)
5761                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5762 }
5763
5764 /*
5765  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5766  */
5767 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5768 {
5769         struct task_struct *curr = rq->curr;
5770         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5771         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5772         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5773         int next_buddy_marked = 0;
5774
5775         if (unlikely(se == pse))
5776                 return;
5777
5778         /*
5779          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5780          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5781          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5782          * next-buddy nomination below.
5783          */
5784         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5785                 return;
5786
5787         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5788                 set_next_buddy(pse);
5789                 next_buddy_marked = 1;
5790         }
5791
5792         /*
5793          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5794          * wake up path.
5795          *
5796          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5797          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5798          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5799          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5800          * below.
5801          */
5802         if (test_tsk_need_resched(curr))
5803                 return;
5804
5805         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5806         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5807             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5808                 goto preempt;
5809
5810         /*
5811          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5812          * is driven by the tick):
5813          */
5814         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5815                 return;
5816
5817         find_matching_se(&se, &pse);
5818         update_curr(cfs_rq_of(se));
5819         BUG_ON(!pse);
5820         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5821                 /*
5822                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5823                  * triggering this preemption.
5824                  */
5825                 if (!next_buddy_marked)
5826                         set_next_buddy(pse);
5827                 goto preempt;
5828         }
5829
5830         return;
5831
5832 preempt:
5833         resched_curr(rq);
5834         /*
5835          * Only set the backward buddy when the current task is still
5836          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5837          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5838          * point, either of which can * drop the rq lock.
5839          *
5840          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5841          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5842          */
5843         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5844                 return;
5845
5846         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5847                 set_last_buddy(se);
5848 }
5849
5850 static struct task_struct *
5851 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5852 {
5853         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5854         struct sched_entity *se;
5855         struct task_struct *p;
5856         int new_tasks;
5857
5858 again:
5859 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5860         if (!cfs_rq->nr_running)
5861                 goto idle;
5862
5863         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5864                 goto simple;
5865
5866         /*
5867          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5868          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5869          *
5870          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5871          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5872          */
5873
5874         do {
5875                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5876
5877                 /*
5878                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5879                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5880                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5881                  * forget we've ever seen it.
5882                  */
5883                 if (curr) {
5884                         if (curr->on_rq)
5885                                 update_curr(cfs_rq);
5886                         else
5887                                 curr = NULL;
5888
5889                         /*
5890                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5891                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5892                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5893                          * be correct.
5894                          */
5895                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5896                                 goto simple;
5897                 }
5898
5899                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5900                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5901         } while (cfs_rq);
5902
5903         p = task_of(se);
5904
5905         /*
5906          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5907          * is a different task than we started out with, try and touch the
5908          * least amount of cfs_rqs.
5909          */
5910         if (prev != p) {
5911                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5912
5913                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5914                         int se_depth = se->depth;
5915                         int pse_depth = pse->depth;
5916
5917                         if (se_depth <= pse_depth) {
5918                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5919                                 pse = parent_entity(pse);
5920                         }
5921                         if (se_depth >= pse_depth) {
5922                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5923                                 se = parent_entity(se);
5924                         }
5925                 }
5926
5927                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5928                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5929         }
5930
5931         if (hrtick_enabled(rq))
5932                 hrtick_start_fair(rq, p);
5933
5934         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5935
5936         return p;
5937 simple:
5938         cfs_rq = &rq->cfs;
5939 #endif
5940
5941         if (!cfs_rq->nr_running)
5942                 goto idle;
5943
5944         put_prev_task(rq, prev);
5945
5946         do {
5947                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5948                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5949                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5950         } while (cfs_rq);
5951
5952         p = task_of(se);
5953
5954         if (hrtick_enabled(rq))
5955                 hrtick_start_fair(rq, p);
5956
5957         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
5958
5959         return p;
5960
5961 idle:
5962         rq->misfit_task = 0;
5963         /*
5964          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5965          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5966          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5967          * re-start the picking loop.
5968          */
5969         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5970         new_tasks = idle_balance(rq);
5971         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5972         /*
5973          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5974          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5975          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5976          */
5977         if (new_tasks < 0)
5978                 return RETRY_TASK;
5979
5980         if (new_tasks > 0)
5981                 goto again;
5982
5983         return NULL;
5984 }
5985
5986 /*
5987  * Account for a descheduled task:
5988  */
5989 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5990 {
5991         struct sched_entity *se = &prev->se;
5992         struct cfs_rq *cfs_rq;
5993
5994         for_each_sched_entity(se) {
5995                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5996                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5997         }
5998 }
5999
6000 /*
6001  * sched_yield() is very simple
6002  *
6003  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6004  */
6005 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6006 {
6007         struct task_struct *curr = rq->curr;
6008         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6009         struct sched_entity *se = &curr->se;
6010
6011         /*
6012          * Are we the only task in the tree?
6013          */
6014         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6015                 return;
6016
6017         clear_buddies(cfs_rq, se);
6018
6019         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6020                 update_rq_clock(rq);
6021                 /*
6022                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6023                  */
6024                 update_curr(cfs_rq);
6025                 /*
6026                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6027                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6028                  * and double the fastpath cost.
6029                  */
6030                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6031         }
6032
6033         set_skip_buddy(se);
6034 }
6035
6036 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6037 {
6038         struct sched_entity *se = &p->se;
6039
6040         /* throttled hierarchies are not runnable */
6041         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6042                 return false;
6043
6044         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6045         set_next_buddy(se);
6046
6047         yield_task_fair(rq);
6048
6049         return true;
6050 }
6051
6052 #ifdef CONFIG_SMP
6053 /**************************************************
6054  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6055  *
6056  * BASICS
6057  *
6058  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6059  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6060  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6061  *
6062  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6063  *
6064  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6065  * W_i,0 is defined as:
6066  *
6067  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6068  *
6069  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6070  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6071  *
6072  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6073  * weight:
6074  *
6075  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6076  *
6077  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6078  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6079  * can also include other factors [XXX].
6080  *
6081  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6082  * directly from (1):
6083  *
6084  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6085  *
6086  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6087  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6088  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6089  *
6090  * [XXX expand on:
6091  *     - infeasible weights;
6092  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6093  *
6094  *
6095  * SCHED DOMAINS
6096  *
6097  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6098  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6099  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6100  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6101  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6102  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6103  * the groups.
6104  *
6105  * This yields:
6106  *
6107  *     log_2 n     1     n
6108  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6109  *     i = 0      2^i   2^i
6110  *                               `- size of each group
6111  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6112  *         |         `- freq
6113  *         `- sum over all levels
6114  *
6115  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6116  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6117  *
6118  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6119  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6120  *
6121  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6122  *
6123  *             log_2 n     
6124  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6125  *             k = 0
6126  *
6127  * And you'll find that:
6128  *
6129  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6130  *
6131  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6132  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6133  * of:
6134  *
6135  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6136  *
6137  *
6138  * WORK CONSERVING
6139  *
6140  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6141  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6142  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6143  *
6144  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6145  * time.
6146  *
6147  * [XXX more?]
6148  *
6149  *
6150  * CGROUPS
6151  *
6152  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6153  *
6154  *                                s_k,i
6155  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6156  *                                 S_k
6157  *
6158  * Where
6159  *
6160  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6161  *
6162  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6163  *
6164  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6165  * property.
6166  *
6167  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6168  *      rewrite all of this once again.]
6169  */ 
6170
6171 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6172
6173 enum fbq_type { regular, remote, all };
6174
6175 enum group_type {
6176         group_other = 0,
6177         group_misfit_task,
6178         group_imbalanced,
6179         group_overloaded,
6180 };
6181
6182 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6183 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6184 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6185 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6186
6187 struct lb_env {
6188         struct sched_domain     *sd;
6189
6190         struct rq               *src_rq;
6191         int                     src_cpu;
6192
6193         int                     dst_cpu;
6194         struct rq               *dst_rq;
6195
6196         struct cpumask          *dst_grpmask;
6197         int                     new_dst_cpu;
6198         enum cpu_idle_type      idle;
6199         long                    imbalance;
6200         unsigned int            src_grp_nr_running;
6201         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6202         struct cpumask          *cpus;
6203
6204         unsigned int            flags;
6205
6206         unsigned int            loop;
6207         unsigned int            loop_break;
6208         unsigned int            loop_max;
6209
6210         enum fbq_type           fbq_type;
6211         enum group_type         busiest_group_type;
6212         struct list_head        tasks;
6213 };
6214
6215 /*
6216  * Is this task likely cache-hot:
6217  */
6218 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6219 {
6220         s64 delta;
6221
6222         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6223
6224         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6225                 return 0;
6226
6227         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6228                 return 0;
6229
6230         /*
6231          * Buddy candidates are cache hot:
6232          */
6233         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6234                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6235                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6236                 return 1;
6237
6238         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6239                 return 1;
6240         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6241                 return 0;
6242
6243         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6244
6245         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6246 }
6247
6248 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6249 /*
6250  * Returns 1, if task migration degrades locality
6251  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6252  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6253  */
6254 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6255 {
6256         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6257         unsigned long src_faults, dst_faults;
6258         int src_nid, dst_nid;
6259
6260         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6261                 return -1;
6262
6263         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6264                 return -1;
6265
6266         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6267         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6268
6269         if (src_nid == dst_nid)
6270                 return -1;
6271
6272         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6273         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6274                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6275                         return 1;
6276                 else
6277                         return -1;
6278         }
6279
6280         /* Encourage migration to the preferred node. */
6281         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6282                 return 0;
6283
6284         if (numa_group) {
6285                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6286                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6287         } else {
6288                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6289                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6290         }
6291
6292         return dst_faults < src_faults;
6293 }
6294
6295 #else
6296 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6297                                              struct lb_env *env)
6298 {
6299         return -1;
6300 }
6301 #endif
6302
6303 /*
6304  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6305  */
6306 static
6307 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6308 {
6309         int tsk_cache_hot;
6310
6311         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6312
6313         /*
6314          * We do not migrate tasks that are:
6315          * 1) throttled_lb_pair, or
6316          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6317          * 3) running (obviously), or
6318          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6319          */
6320         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6321                 return 0;
6322
6323         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6324                 int cpu;
6325
6326                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6327
6328                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6329
6330                 /*
6331                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6332                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6333                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6334                  *
6335                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6336                  * one in current iteration.
6337                  */
6338                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6339                         return 0;
6340
6341                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6342                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6343                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6344                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6345                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6346                                 break;
6347                         }
6348                 }
6349
6350                 return 0;
6351         }
6352
6353         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6354         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6355
6356         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6357                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6358                 return 0;
6359         }
6360
6361         /*
6362          * Aggressive migration if:
6363          * 1) destination numa is preferred
6364          * 2) task is cache cold, or
6365          * 3) too many balance attempts have failed.
6366          */
6367         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6368         if (tsk_cache_hot == -1)
6369                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6370
6371         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6372             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6373                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6374                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6375                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6376                 }
6377                 return 1;
6378         }
6379
6380         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6381         return 0;
6382 }
6383
6384 /*
6385  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6386  */
6387 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6388 {
6389         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6390
6391         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6392         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6393         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6394 }
6395
6396 /*
6397  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6398  * part of active balancing operations within "domain".
6399  *
6400  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6401  */
6402 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6403 {
6404         struct task_struct *p, *n;
6405
6406         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6407
6408         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6409                 if (!can_migrate_task(p, env))
6410                         continue;
6411
6412                 detach_task(p, env);
6413
6414                 /*
6415                  * Right now, this is only the second place where
6416                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6417                  * so we can safely collect stats here rather than
6418                  * inside detach_tasks().
6419                  */
6420                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6421                 return p;
6422         }
6423         return NULL;
6424 }
6425
6426 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6427
6428 /*
6429  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6430  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6431  *
6432  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6433  */
6434 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6435 {
6436         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6437         struct task_struct *p;
6438         unsigned long load;
6439         int detached = 0;
6440
6441         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6442
6443         if (env->imbalance <= 0)
6444                 return 0;
6445
6446         while (!list_empty(tasks)) {
6447                 /*
6448                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6449                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6450                  */
6451                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6452                         break;
6453
6454                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6455
6456                 env->loop++;
6457                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6458                 if (env->loop > env->loop_max)
6459                         break;
6460
6461                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6462                 if (env->loop > env->loop_break) {
6463                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6464                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6465                         break;
6466                 }
6467
6468                 if (!can_migrate_task(p, env))
6469                         goto next;
6470
6471                 load = task_h_load(p);
6472
6473                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6474                         goto next;
6475
6476                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6477                         goto next;
6478
6479                 detach_task(p, env);
6480                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6481
6482                 detached++;
6483                 env->imbalance -= load;
6484
6485 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6486                 /*
6487                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6488                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6489                  * the critical section.
6490                  */
6491                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6492                         break;
6493 #endif
6494
6495                 /*
6496                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6497                  * weighted load.
6498                  */
6499                 if (env->imbalance <= 0)
6500                         break;
6501
6502                 continue;
6503 next:
6504                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6505         }
6506
6507         /*
6508          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6509          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6510          * than inside detach_one_task().
6511          */
6512         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6513
6514         return detached;
6515 }
6516
6517 /*
6518  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6519  */
6520 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6521 {
6522         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6523
6524         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6525         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6526         activate_task(rq, p, 0);
6527         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6528 }
6529
6530 /*
6531  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6532  * its new rq.
6533  */
6534 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6535 {
6536         raw_spin_lock(&rq->lock);
6537         attach_task(rq, p);
6538         /*
6539          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6540          */
6541         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6542         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6543 }
6544
6545 /*
6546  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6547  * new rq.
6548  */
6549 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6550 {
6551         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6552         struct task_struct *p;
6553
6554         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6555
6556         while (!list_empty(tasks)) {
6557                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6558                 list_del_init(&p->se.group_node);
6559
6560                 attach_task(env->dst_rq, p);
6561         }
6562
6563         /*
6564          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6565          */
6566         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6567
6568         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6569 }
6570
6571 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6572 static void update_blocked_averages(int cpu)
6573 {
6574         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6575         struct cfs_rq *cfs_rq;
6576         unsigned long flags;
6577
6578         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6579         update_rq_clock(rq);
6580
6581         /*
6582          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6583          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6584          */
6585         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6586                 /* throttled entities do not contribute to load */
6587                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6588                         continue;
6589
6590                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6591                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6592         }
6593         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6594 }
6595
6596 /*
6597  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6598  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6599  * group is a fraction of its parents load.
6600  */
6601 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6602 {
6603         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6604         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6605         unsigned long now = jiffies;
6606         unsigned long load;
6607
6608         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6609                 return;
6610
6611         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6612         for_each_sched_entity(se) {
6613                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6614                 cfs_rq->h_load_next = se;
6615                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6616                         break;
6617         }
6618
6619         if (!se) {
6620                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6621                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6622         }
6623
6624         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6625                 load = cfs_rq->h_load;
6626                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6627                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6628                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6629                 cfs_rq->h_load = load;
6630                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6631         }
6632 }
6633
6634 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6635 {
6636         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6637
6638         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6639         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6640                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6641 }
6642 #else
6643 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6644 {
6645         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6646         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6647         unsigned long flags;
6648
6649         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6650         update_rq_clock(rq);
6651         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6652         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6653 }
6654
6655 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6656 {
6657         return p->se.avg.load_avg;
6658 }
6659 #endif
6660
6661 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6662
6663 /*
6664  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6665  */
6666 struct sg_lb_stats {
6667         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6668         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6669         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6670         unsigned long load_per_task;
6671         unsigned long group_capacity;
6672         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6673         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6674         unsigned int idle_cpus;
6675         unsigned int group_weight;
6676         enum group_type group_type;
6677         int group_no_capacity;
6678         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
6679 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6680         unsigned int nr_numa_running;
6681         unsigned int nr_preferred_running;
6682 #endif
6683 };
6684
6685 /*
6686  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6687  *               during load balancing.
6688  */
6689 struct sd_lb_stats {
6690         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6691         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6692         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6693         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6694         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6695
6696         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6697         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6698 };
6699
6700 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6701 {
6702         /*
6703          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6704          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6705          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6706          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6707          */
6708         *sds = (struct sd_lb_stats){
6709                 .busiest = NULL,
6710                 .local = NULL,
6711                 .total_load = 0UL,
6712                 .total_capacity = 0UL,
6713                 .busiest_stat = {
6714                         .avg_load = 0UL,
6715                         .sum_nr_running = 0,
6716                         .group_type = group_other,
6717                 },
6718         };
6719 }
6720
6721 /**
6722  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6723  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6724  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6725  *
6726  * Return: The load index.
6727  */
6728 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6729                                         enum cpu_idle_type idle)
6730 {
6731         int load_idx;
6732
6733         switch (idle) {
6734         case CPU_NOT_IDLE:
6735                 load_idx = sd->busy_idx;
6736                 break;
6737
6738         case CPU_NEWLY_IDLE:
6739                 load_idx = sd->newidle_idx;
6740                 break;
6741         default:
6742                 load_idx = sd->idle_idx;
6743                 break;
6744         }
6745
6746         return load_idx;
6747 }
6748
6749 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6750 {
6751         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6752         u64 total, used, age_stamp, avg;
6753         s64 delta;
6754
6755         /*
6756          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6757          * we read them once before doing sanity checks on them.
6758          */
6759         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6760         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6761         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6762
6763         if (unlikely(delta < 0))
6764                 delta = 0;
6765
6766         total = sched_avg_period() + delta;
6767
6768         used = div_u64(avg, total);
6769
6770         /*
6771          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
6772          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
6773          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
6774          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
6775          */
6776         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
6777
6778         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6779                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6780
6781         return 1;
6782 }
6783
6784 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
6785 {
6786         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
6787         mcc->val = 0;
6788         mcc->cpu = -1;
6789 }
6790
6791 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6792 {
6793         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6794         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6795         struct max_cpu_capacity *mcc;
6796         unsigned long max_capacity;
6797         int max_cap_cpu;
6798         unsigned long flags;
6799
6800         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6801
6802         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
6803
6804         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
6805         max_capacity = mcc->val;
6806         max_cap_cpu = mcc->cpu;
6807
6808         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
6809             (max_capacity < capacity)) {
6810                 mcc->val = capacity;
6811                 mcc->cpu = cpu;
6812 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
6813                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6814                 pr_info("CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n", cpu, capacity);
6815                 goto skip_unlock;
6816 #endif
6817         }
6818         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
6819
6820 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
6821         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6822         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6823
6824         if (!capacity)
6825                 capacity = 1;
6826
6827         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6828         sdg->sgc->capacity = capacity;
6829         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
6830 }
6831
6832 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6833 {
6834         struct sched_domain *child = sd->child;
6835         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6836         unsigned long capacity, max_capacity;
6837         unsigned long interval;
6838
6839         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6840         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6841         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6842
6843         if (!child) {
6844                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6845                 return;
6846         }
6847
6848         capacity = 0;
6849         max_capacity = 0;
6850
6851         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6852                 /*
6853                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6854                  * span the current group.
6855                  */
6856
6857                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6858                         struct sched_group_capacity *sgc;
6859                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6860
6861                         /*
6862                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6863                          * gets here before we've attached the domains to the
6864                          * runqueues.
6865                          *
6866                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6867                          * in update_cpu_capacity().
6868                          *
6869                          * This avoids capacity from being 0 and
6870                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6871                          */
6872                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6873                                 capacity += capacity_of(cpu);
6874                         } else {
6875                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
6876                                 capacity += sgc->capacity;
6877                         }
6878
6879                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
6880                 }
6881         } else  {
6882                 /*
6883                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6884                  * span the current group.
6885                  */ 
6886
6887                 group = child->groups;
6888                 do {
6889                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
6890
6891                         capacity += sgc->capacity;
6892                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
6893                         group = group->next;
6894                 } while (group != child->groups);
6895         }
6896
6897         sdg->sgc->capacity = capacity;
6898         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
6899 }
6900
6901 /*
6902  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6903  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6904  * Return true is the capacity is reduced
6905  */
6906 static inline int
6907 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6908 {
6909         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6910                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6911 }
6912
6913 /*
6914  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6915  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6916  *
6917  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6918  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6919  * Something like:
6920  *
6921  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6922  *              *     * * *
6923  *
6924  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6925  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6926  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6927  *
6928  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6929  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6930  * moving tasks due to affinity constraints.
6931  *
6932  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6933  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6934  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6935  * to create an effective group imbalance.
6936  *
6937  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6938  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6939  * subtle and fragile situation.
6940  */
6941
6942 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6943 {
6944         return group->sgc->imbalance;
6945 }
6946
6947 /*
6948  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6949  * be used by some tasks.
6950  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6951  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6952  * available capacity for CFS tasks.
6953  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6954  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6955  * capacity in meaningful for the load balancer.
6956  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6957  * any benefit for the load balance.
6958  */
6959 static inline bool
6960 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6961 {
6962         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6963                 return true;
6964
6965         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6966                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6967                 return true;
6968
6969         return false;
6970 }
6971
6972 /*
6973  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6974  *  handle.
6975  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6976  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6977  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6978  *  false.
6979  */
6980 static inline bool
6981 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6982 {
6983         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6984                 return false;
6985
6986         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6987                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6988                 return true;
6989
6990         return false;
6991 }
6992
6993
6994 /*
6995  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
6996  * per-cpu capacity than sched_group ref.
6997  */
6998 static inline bool
6999 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7000 {
7001         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7002                                                         ref->sgc->max_capacity;
7003 }
7004
7005 static inline enum
7006 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7007                           struct sg_lb_stats *sgs)
7008 {
7009         if (sgs->group_no_capacity)
7010                 return group_overloaded;
7011
7012         if (sg_imbalanced(group))
7013                 return group_imbalanced;
7014
7015         if (sgs->group_misfit_task)
7016                 return group_misfit_task;
7017
7018         return group_other;
7019 }
7020
7021 /**
7022  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7023  * @env: The load balancing environment.
7024  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7025  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7026  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7027  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7028  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7029  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7030  */
7031 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7032                         struct sched_group *group, int load_idx,
7033                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7034                         bool *overload, bool *overutilized)
7035 {
7036         unsigned long load;
7037         int i;
7038
7039         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7040
7041         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7042                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7043
7044                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7045                 if (local_group)
7046                         load = target_load(i, load_idx);
7047                 else
7048                         load = source_load(i, load_idx);
7049
7050                 sgs->group_load += load;
7051                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7052                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7053
7054                 if (rq->nr_running > 1)
7055                         *overload = true;
7056
7057 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7058                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7059                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7060 #endif
7061                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7062                 if (idle_cpu(i))
7063                         sgs->idle_cpus++;
7064
7065                 if (cpu_overutilized(i)) {
7066                         *overutilized = true;
7067                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7068                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7069                 }
7070         }
7071
7072         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7073         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7074         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7075
7076         if (sgs->sum_nr_running)
7077                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7078
7079         sgs->group_weight = group->group_weight;
7080
7081         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7082         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7083 }
7084
7085 /**
7086  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7087  * @env: The load balancing environment.
7088  * @sds: sched_domain statistics
7089  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7090  * @sgs: sched_group statistics
7091  *
7092  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7093  * busiest group.
7094  *
7095  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7096  * busiest group. %false otherwise.
7097  */
7098 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7099                                    struct sd_lb_stats *sds,
7100                                    struct sched_group *sg,
7101                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7102 {
7103         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7104
7105         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7106                 return true;
7107
7108         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7109                 return false;
7110
7111         /*
7112          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7113          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7114          */
7115         if (sgs->group_type == group_other &&
7116             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7117                 return false;
7118
7119         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7120                 return false;
7121
7122         /*
7123          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7124          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7125          */
7126         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7127             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7128                 return false;
7129
7130         /* This is the busiest node in its class. */
7131         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7132                 return true;
7133
7134         /*
7135          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7136          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7137          * higher than ourself as busy.
7138          */
7139         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7140                 if (!sds->busiest)
7141                         return true;
7142
7143                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7144                         return true;
7145         }
7146
7147         return false;
7148 }
7149
7150 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7151 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7152 {
7153         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7154                 return regular;
7155         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7156                 return remote;
7157         return all;
7158 }
7159
7160 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7161 {
7162         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7163                 return regular;
7164         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7165                 return remote;
7166         return all;
7167 }
7168 #else
7169 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7170 {
7171         return all;
7172 }
7173
7174 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7175 {
7176         return regular;
7177 }
7178 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7179
7180 /**
7181  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7182  * @env: The load balancing environment.
7183  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7184  */
7185 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7186 {
7187         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7188         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7189         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7190         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7191         bool overload = false, overutilized = false;
7192
7193         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7194                 prefer_sibling = 1;
7195
7196         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7197
7198         do {
7199                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7200                 int local_group;
7201
7202                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7203                 if (local_group) {
7204                         sds->local = sg;
7205                         sgs = &sds->local_stat;
7206
7207                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7208                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7209                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7210                 }
7211
7212                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7213                                                 &overload, &overutilized);
7214
7215                 if (local_group)
7216                         goto next_group;
7217
7218                 /*
7219                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7220                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7221                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7222                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7223                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7224                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7225                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7226                  * the tasks on the system).
7227                  */
7228                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7229                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7230                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7231                         sgs->group_no_capacity = 1;
7232                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7233                 }
7234
7235                 /*
7236                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7237                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7238                  */
7239                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7240                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7241                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7242                         sgs->group_type = group_other;
7243
7244                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7245                         sds->busiest = sg;
7246                         sds->busiest_stat = *sgs;
7247                 }
7248
7249 next_group:
7250                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7251                 sds->total_load += sgs->group_load;
7252                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7253
7254                 sg = sg->next;
7255         } while (sg != env->sd->groups);
7256
7257         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7258                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7259
7260         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7261
7262         if (!env->sd->parent) {
7263                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7264                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7265                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7266
7267                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7268                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized)
7269                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7270         } else {
7271                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized)
7272                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7273         }
7274 }
7275
7276 /**
7277  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7278  *                      sched doman.
7279  *
7280  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7281  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7282  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7283  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7284  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7285  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7286  *
7287  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7288  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7289  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7290  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7291  * number.
7292  *
7293  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7294  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7295  *
7296  * @env: The load balancing environment.
7297  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7298  */
7299 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7300 {
7301         int busiest_cpu;
7302
7303         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7304                 return 0;
7305
7306         if (!sds->busiest)
7307                 return 0;
7308
7309         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7310         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7311                 return 0;
7312
7313         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7314                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7315                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7316
7317         return 1;
7318 }
7319
7320 /**
7321  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7322  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7323  *                      load balancing.
7324  * @env: The load balancing environment.
7325  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7326  */
7327 static inline
7328 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7329 {
7330         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7331         unsigned int imbn = 2;
7332         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7333         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7334
7335         local = &sds->local_stat;
7336         busiest = &sds->busiest_stat;
7337
7338         if (!local->sum_nr_running)
7339                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7340         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7341                 imbn = 1;
7342
7343         scaled_busy_load_per_task =
7344                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7345                 busiest->group_capacity;
7346
7347         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7348             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7349                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7350                 return;
7351         }
7352
7353         /*
7354          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7355          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7356          * moving them.
7357          */
7358
7359         capa_now += busiest->group_capacity *
7360                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7361         capa_now += local->group_capacity *
7362                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7363         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7364
7365         /* Amount of load we'd subtract */
7366         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7367                 capa_move += busiest->group_capacity *
7368                             min(busiest->load_per_task,
7369                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7370         }
7371
7372         /* Amount of load we'd add */
7373         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7374             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7375                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7376                       local->group_capacity;
7377         } else {
7378                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7379                       local->group_capacity;
7380         }
7381         capa_move += local->group_capacity *
7382                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7383         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7384
7385         /* Move if we gain throughput */
7386         if (capa_move > capa_now)
7387                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7388 }
7389
7390 /**
7391  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7392  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7393  * @env: load balance environment
7394  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7395  */
7396 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7397 {
7398         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7399         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7400
7401         local = &sds->local_stat;
7402         busiest = &sds->busiest_stat;
7403
7404         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7405                 /*
7406                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7407                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7408                  */
7409                 busiest->load_per_task =
7410                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7411         }
7412
7413         /*
7414          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7415          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7416          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7417          */
7418         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7419             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7420                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7421                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7422                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7423                         return;
7424                 }
7425
7426                 /*
7427                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7428                  * cycles to maximize throughput
7429                  */
7430                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7431                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7432                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7433                         return;
7434                 }
7435
7436                 env->imbalance = 0;
7437                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7438         }
7439
7440         /*
7441          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7442          */
7443         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7444             local->group_type   == group_overloaded) {
7445                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7446                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7447                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7448                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7449                 else
7450                         load_above_capacity = ~0UL;
7451         }
7452
7453         /*
7454          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7455          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7456          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7457          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7458          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7459          * for the minimum possible imbalance.
7460          */
7461         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7462
7463         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7464         env->imbalance = min(
7465                 max_pull * busiest->group_capacity,
7466                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7467         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7468
7469         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7470         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7471                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7472                                      busiest->group_misfit_task);
7473
7474         /*
7475          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7476          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7477          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7478          * moved
7479          */
7480         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7481                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7482 }
7483
7484 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7485
7486 /**
7487  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7488  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7489  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7490  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7491  * such a group exists.
7492  *
7493  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7494  * to restore balance.
7495  *
7496  * @env: The load balancing environment.
7497  *
7498  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7499  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7500  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7501  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7502  */
7503 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7504 {
7505         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7506         struct sd_lb_stats sds;
7507
7508         init_sd_lb_stats(&sds);
7509
7510         /*
7511          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7512          * this level.
7513          */
7514         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7515
7516         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7517                 goto out_balanced;
7518
7519         local = &sds.local_stat;
7520         busiest = &sds.busiest_stat;
7521
7522         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7523         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7524             check_asym_packing(env, &sds))
7525                 return sds.busiest;
7526
7527         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7528         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7529                 goto out_balanced;
7530
7531         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7532                                                 / sds.total_capacity;
7533
7534         /*
7535          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7536          * work because they assume all things are equal, which typically
7537          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7538          */
7539         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7540                 goto force_balance;
7541
7542         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7543         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7544             busiest->group_no_capacity)
7545                 goto force_balance;
7546
7547         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7548         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7549                 goto force_balance;
7550         }
7551
7552         /*
7553          * If the local group is busier than the selected busiest group
7554          * don't try and pull any tasks.
7555          */
7556         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7557                 goto out_balanced;
7558
7559         /*
7560          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7561          * average load.
7562          */
7563         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7564                 goto out_balanced;
7565
7566         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7567                 /*
7568                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7569                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7570                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7571                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7572                  * might end up to just move the imbalance on another group
7573                  */
7574                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7575                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7576                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7577                         goto out_balanced;
7578         } else {
7579                 /*
7580                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7581                  * imbalance_pct to be conservative.
7582                  */
7583                 if (100 * busiest->avg_load <=
7584                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7585                         goto out_balanced;
7586         }
7587
7588 force_balance:
7589         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7590         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7591         calculate_imbalance(env, &sds);
7592         return sds.busiest;
7593
7594 out_balanced:
7595         env->imbalance = 0;
7596         return NULL;
7597 }
7598
7599 /*
7600  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7601  */
7602 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7603                                      struct sched_group *group)
7604 {
7605         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7606         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7607         int i;
7608
7609         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7610                 unsigned long capacity, wl;
7611                 enum fbq_type rt;
7612
7613                 rq = cpu_rq(i);
7614                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7615
7616                 /*
7617                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7618                  *  - regular: there are !numa tasks
7619                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7620                  *  - all:     there is no distinction
7621                  *
7622                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7623                  * ignore those when there's better options.
7624                  *
7625                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7626                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7627                  * queue by moving tasks around inside the node.
7628                  *
7629                  * If we cannot move enough load due to this classification
7630                  * the next pass will adjust the group classification and
7631                  * allow migration of more tasks.
7632                  *
7633                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7634                  */
7635                 if (rt > env->fbq_type)
7636                         continue;
7637
7638                 capacity = capacity_of(i);
7639
7640                 wl = weighted_cpuload(i);
7641
7642                 /*
7643                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7644                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7645                  */
7646
7647                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7648                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
7649                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
7650                         continue;
7651
7652                 /*
7653                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7654                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7655                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7656                  * potentially running at a lower capacity.
7657                  *
7658                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7659                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7660                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7661                  * our previous maximum.
7662                  */
7663                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7664                         busiest_load = wl;
7665                         busiest_capacity = capacity;
7666                         busiest = rq;
7667                 }
7668         }
7669
7670         return busiest;
7671 }
7672
7673 /*
7674  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7675  * so long as it is large enough.
7676  */
7677 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7678
7679 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7680 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7681
7682 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7683 {
7684         struct sched_domain *sd = env->sd;
7685
7686         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7687
7688                 /*
7689                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7690                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7691                  * lowest numbered CPUs.
7692                  */
7693                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7694                         return 1;
7695         }
7696
7697         /*
7698          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7699          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7700          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7701          * available on dst_cpu.
7702          */
7703         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7704             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7705                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7706                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7707                         return 1;
7708         }
7709
7710         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
7711                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
7712                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
7713                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
7714                         return 1;
7715         }
7716
7717         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7718 }
7719
7720 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7721
7722 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7723 {
7724         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7725         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7726         int cpu, balance_cpu = -1;
7727
7728         /*
7729          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7730          * to do the newly idle load balance.
7731          */
7732         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7733                 return 1;
7734
7735         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7736         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7737         /* Try to find first idle cpu */
7738         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7739                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7740                         continue;
7741
7742                 balance_cpu = cpu;
7743                 break;
7744         }
7745
7746         if (balance_cpu == -1)
7747                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7748
7749         /*
7750          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7751          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7752          */
7753         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7754 }
7755
7756 /*
7757  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7758  * tasks if there is an imbalance.
7759  */
7760 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7761                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7762                         int *continue_balancing)
7763 {
7764         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7765         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7766         struct sched_group *group;
7767         struct rq *busiest;
7768         unsigned long flags;
7769         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7770
7771         struct lb_env env = {
7772                 .sd             = sd,
7773                 .dst_cpu        = this_cpu,
7774                 .dst_rq         = this_rq,
7775                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7776                 .idle           = idle,
7777                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7778                 .cpus           = cpus,
7779                 .fbq_type       = all,
7780                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7781         };
7782
7783         /*
7784          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7785          * other cpus in our group
7786          */
7787         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7788                 env.dst_grpmask = NULL;
7789
7790         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7791
7792         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7793
7794 redo:
7795         if (!should_we_balance(&env)) {
7796                 *continue_balancing = 0;
7797                 goto out_balanced;
7798         }
7799
7800         group = find_busiest_group(&env);
7801         if (!group) {
7802                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7803                 goto out_balanced;
7804         }
7805
7806         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7807         if (!busiest) {
7808                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7809                 goto out_balanced;
7810         }
7811
7812         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7813
7814         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7815
7816         env.src_cpu = busiest->cpu;
7817         env.src_rq = busiest;
7818
7819         ld_moved = 0;
7820         if (busiest->nr_running > 1) {
7821                 /*
7822                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7823                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7824                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7825                  * correctly treated as an imbalance.
7826                  */
7827                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7828                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7829
7830 more_balance:
7831                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7832
7833                 /*
7834                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7835                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7836                  */
7837                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7838                 /*
7839                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
7840                  */
7841                 if (cur_ld_moved)
7842                         update_capacity_of(env.src_cpu);
7843
7844                 /*
7845                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7846                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7847                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7848                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7849                  * See task_rq_lock() family for the details.
7850                  */
7851
7852                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7853
7854                 if (cur_ld_moved) {
7855                         attach_tasks(&env);
7856                         ld_moved += cur_ld_moved;
7857                 }
7858
7859                 local_irq_restore(flags);
7860
7861                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7862                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7863                         goto more_balance;
7864                 }
7865
7866                 /*
7867                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7868                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7869                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7870                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7871                  * sched_group.
7872                  *
7873                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7874                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7875                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7876                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7877                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7878                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7879                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7880                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7881                  * This however should not happen so much in practice and
7882                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7883                  * excess load moved.
7884                  */
7885                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7886
7887                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7888                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7889
7890                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7891                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7892                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7893                         env.loop         = 0;
7894                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7895
7896                         /*
7897                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7898                          * need to continue with same src_cpu.
7899                          */
7900                         goto more_balance;
7901                 }
7902
7903                 /*
7904                  * We failed to reach balance because of affinity.
7905                  */
7906                 if (sd_parent) {
7907                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7908
7909                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7910                                 *group_imbalance = 1;
7911                 }
7912
7913                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7914                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7915                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7916                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7917                                 env.loop = 0;
7918                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7919                                 goto redo;
7920                         }
7921                         goto out_all_pinned;
7922                 }
7923         }
7924
7925         if (!ld_moved) {
7926                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7927                 /*
7928                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7929                  * We do not want newidle balance, which can be very
7930                  * frequent, pollute the failure counter causing
7931                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7932                  */
7933                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7934                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
7935                                 sd->nr_balance_failed++;
7936
7937                 if (need_active_balance(&env)) {
7938                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7939
7940                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7941                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7942                          * moved to this_cpu
7943                          */
7944                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7945                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7946                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7947                                                             flags);
7948                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7949                                 goto out_one_pinned;
7950                         }
7951
7952                         /*
7953                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7954                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7955                          * only after active load balance is finished.
7956                          */
7957                         if (!busiest->active_balance) {
7958                                 busiest->active_balance = 1;
7959                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7960                                 active_balance = 1;
7961                         }
7962                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7963
7964                         if (active_balance) {
7965                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7966                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7967                                         &busiest->active_balance_work);
7968                         }
7969
7970                         /*
7971                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7972                          * counter.
7973                          */
7974                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7975                 }
7976         } else
7977                 sd->nr_balance_failed = 0;
7978
7979         if (likely(!active_balance)) {
7980                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7981                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7982         } else {
7983                 /*
7984                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7985                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7986                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7987                  * detach_tasks).
7988                  */
7989                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7990                         sd->balance_interval *= 2;
7991         }
7992
7993         goto out;
7994
7995 out_balanced:
7996         /*
7997          * We reach balance although we may have faced some affinity
7998          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7999          */
8000         if (sd_parent) {
8001                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8002
8003                 if (*group_imbalance)
8004                         *group_imbalance = 0;
8005         }
8006
8007 out_all_pinned:
8008         /*
8009          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8010          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8011          * can try to migrate them.
8012          */
8013         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8014
8015         sd->nr_balance_failed = 0;
8016
8017 out_one_pinned:
8018         /* tune up the balancing interval */
8019         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8020                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8021                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8022                 sd->balance_interval *= 2;
8023
8024         ld_moved = 0;
8025 out:
8026         return ld_moved;
8027 }
8028
8029 static inline unsigned long
8030 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8031 {
8032         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8033
8034         if (cpu_busy)
8035                 interval *= sd->busy_factor;
8036
8037         /* scale ms to jiffies */
8038         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8039         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8040
8041         return interval;
8042 }
8043
8044 static inline void
8045 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8046 {
8047         unsigned long interval, next;
8048
8049         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8050         next = sd->last_balance + interval;
8051
8052         if (time_after(*next_balance, next))
8053                 *next_balance = next;
8054 }
8055
8056 /*
8057  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8058  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8059  */
8060 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8061 {
8062         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8063         int this_cpu = this_rq->cpu;
8064         struct sched_domain *sd;
8065         int pulled_task = 0;
8066         u64 curr_cost = 0;
8067
8068         idle_enter_fair(this_rq);
8069
8070         /*
8071          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8072          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8073          */
8074         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8075
8076         if (!energy_aware() &&
8077             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8078              !this_rq->rd->overload)) {
8079                 rcu_read_lock();
8080                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8081                 if (sd)
8082                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8083                 rcu_read_unlock();
8084
8085                 goto out;
8086         }
8087
8088         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8089
8090         update_blocked_averages(this_cpu);
8091         rcu_read_lock();
8092         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8093                 int continue_balancing = 1;
8094                 u64 t0, domain_cost;
8095
8096                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8097                         continue;
8098
8099                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8100                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8101                         break;
8102                 }
8103
8104                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8105                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8106
8107                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8108                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8109                                                    &continue_balancing);
8110
8111                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8112                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8113                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8114
8115                         curr_cost += domain_cost;
8116                 }
8117
8118                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8119
8120                 /*
8121                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8122                  * now runnable tasks on this rq.
8123                  */
8124                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8125                         break;
8126         }
8127         rcu_read_unlock();
8128
8129         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8130
8131         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8132                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8133
8134         /*
8135          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8136          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8137          * pretend we pulled a task.
8138          */
8139         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8140                 pulled_task = 1;
8141
8142 out:
8143         /* Move the next balance forward */
8144         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8145                 this_rq->next_balance = next_balance;
8146
8147         /* Is there a task of a high priority class? */
8148         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8149                 pulled_task = -1;
8150
8151         if (pulled_task) {
8152                 idle_exit_fair(this_rq);
8153                 this_rq->idle_stamp = 0;
8154         }
8155
8156         return pulled_task;
8157 }
8158
8159 /*
8160  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8161  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8162  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8163  * avoids physical / logical imbalances.
8164  */
8165 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8166 {
8167         struct rq *busiest_rq = data;
8168         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8169         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8170         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8171         struct sched_domain *sd;
8172         struct task_struct *p = NULL;
8173
8174         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8175
8176         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8177         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8178                      !busiest_rq->active_balance))
8179                 goto out_unlock;
8180
8181         /* Is there any task to move? */
8182         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8183                 goto out_unlock;
8184
8185         /*
8186          * This condition is "impossible", if it occurs
8187          * we need to fix it. Originally reported by
8188          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8189          */
8190         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8191
8192         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8193         rcu_read_lock();
8194         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8195                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8196                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8197                                 break;
8198         }
8199
8200         if (likely(sd)) {
8201                 struct lb_env env = {
8202                         .sd             = sd,
8203                         .dst_cpu        = target_cpu,
8204                         .dst_rq         = target_rq,
8205                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8206                         .src_rq         = busiest_rq,
8207                         .idle           = CPU_IDLE,
8208                 };
8209
8210                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8211
8212                 p = detach_one_task(&env);
8213                 if (p) {
8214                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8215                         /*
8216                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8217                          */
8218                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8219                 }
8220                 else
8221                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8222         }
8223         rcu_read_unlock();
8224 out_unlock:
8225         busiest_rq->active_balance = 0;
8226         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8227
8228         if (p)
8229                 attach_one_task(target_rq, p);
8230
8231         local_irq_enable();
8232
8233         return 0;
8234 }
8235
8236 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8237 {
8238         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8239 }
8240
8241 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8242 /*
8243  * idle load balancing details
8244  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8245  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8246  *   load balancing for all the idle CPUs.
8247  */
8248 static struct {
8249         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8250         atomic_t nr_cpus;
8251         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8252 } nohz ____cacheline_aligned;
8253
8254 static inline int find_new_ilb(void)
8255 {
8256         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8257
8258         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8259                 return ilb;
8260
8261         return nr_cpu_ids;
8262 }
8263
8264 /*
8265  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8266  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8267  * CPU (if there is one).
8268  */
8269 static void nohz_balancer_kick(void)
8270 {
8271         int ilb_cpu;
8272
8273         nohz.next_balance++;
8274
8275         ilb_cpu = find_new_ilb();
8276
8277         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8278                 return;
8279
8280         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8281                 return;
8282         /*
8283          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8284          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8285          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8286          * will be run before returning from the IPI.
8287          */
8288         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8289         return;
8290 }
8291
8292 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8293 {
8294         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8295                 /*
8296                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8297                  */
8298                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8299                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8300                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8301                 }
8302                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8303         }
8304 }
8305
8306 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8307 {
8308         struct sched_domain *sd;
8309         int cpu = smp_processor_id();
8310
8311         rcu_read_lock();
8312         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8313
8314         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8315                 goto unlock;
8316         sd->nohz_idle = 0;
8317
8318         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8319 unlock:
8320         rcu_read_unlock();
8321 }
8322
8323 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8324 {
8325         struct sched_domain *sd;
8326         int cpu = smp_processor_id();
8327
8328         rcu_read_lock();
8329         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8330
8331         if (!sd || sd->nohz_idle)
8332                 goto unlock;
8333         sd->nohz_idle = 1;
8334
8335         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8336 unlock:
8337         rcu_read_unlock();
8338 }
8339
8340 /*
8341  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8342  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8343  */
8344 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8345 {
8346         /*
8347          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8348          */
8349         if (!cpu_active(cpu))
8350                 return;
8351
8352         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8353                 return;
8354
8355         /*
8356          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8357          */
8358         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8359                 return;
8360
8361         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8362         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8363         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8364 }
8365
8366 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8367                                         unsigned long action, void *hcpu)
8368 {
8369         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8370         case CPU_DYING:
8371                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8372                 return NOTIFY_OK;
8373         default:
8374                 return NOTIFY_DONE;
8375         }
8376 }
8377 #endif
8378
8379 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8380
8381 /*
8382  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8383  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8384  */
8385 void update_max_interval(void)
8386 {
8387         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8388 }
8389
8390 /*
8391  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8392  * and initiates a balancing operation if so.
8393  *
8394  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8395  */
8396 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8397 {
8398         int continue_balancing = 1;
8399         int cpu = rq->cpu;
8400         unsigned long interval;
8401         struct sched_domain *sd;
8402         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8403         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8404         int update_next_balance = 0;
8405         int need_serialize, need_decay = 0;
8406         u64 max_cost = 0;
8407
8408         update_blocked_averages(cpu);
8409
8410         rcu_read_lock();
8411         for_each_domain(cpu, sd) {
8412                 /*
8413                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8414                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8415                  */
8416                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8417                         sd->max_newidle_lb_cost =
8418                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8419                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8420                         need_decay = 1;
8421                 }
8422                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8423
8424                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8425                         continue;
8426
8427                 /*
8428                  * Stop the load balance at this level. There is another
8429                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8430                  * actively.
8431                  */
8432                 if (!continue_balancing) {
8433                         if (need_decay)
8434                                 continue;
8435                         break;
8436                 }
8437
8438                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8439
8440                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8441                 if (need_serialize) {
8442                         if (!spin_trylock(&balancing))
8443                                 goto out;
8444                 }
8445
8446                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8447                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8448                                 /*
8449                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8450                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8451                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8452                                  */
8453                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8454                         }
8455                         sd->last_balance = jiffies;
8456                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8457                 }
8458                 if (need_serialize)
8459                         spin_unlock(&balancing);
8460 out:
8461                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8462                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8463                         update_next_balance = 1;
8464                 }
8465         }
8466         if (need_decay) {
8467                 /*
8468                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8469                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8470                  */
8471                 rq->max_idle_balance_cost =
8472                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8473         }
8474         rcu_read_unlock();
8475
8476         /*
8477          * next_balance will be updated only when there is a need.
8478          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8479          * updated.
8480          */
8481         if (likely(update_next_balance)) {
8482                 rq->next_balance = next_balance;
8483
8484 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8485                 /*
8486                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8487                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8488                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8489                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8490                  * balance for itself and we need to update the
8491                  * nohz.next_balance accordingly.
8492                  */
8493                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8494                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8495 #endif
8496         }
8497 }
8498
8499 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8500 /*
8501  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8502  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8503  */
8504 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8505 {
8506         int this_cpu = this_rq->cpu;
8507         struct rq *rq;
8508         int balance_cpu;
8509         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8510         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8511         int update_next_balance = 0;
8512
8513         if (idle != CPU_IDLE ||
8514             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8515                 goto end;
8516
8517         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8518                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8519                         continue;
8520
8521                 /*
8522                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8523                  * work being done for other cpus. Next load
8524                  * balancing owner will pick it up.
8525                  */
8526                 if (need_resched())
8527                         break;
8528
8529                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8530
8531                 /*
8532                  * If time for next balance is due,
8533                  * do the balance.
8534                  */
8535                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8536                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8537                         update_rq_clock(rq);
8538                         update_idle_cpu_load(rq);
8539                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8540                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8541                 }
8542
8543                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8544                         next_balance = rq->next_balance;
8545                         update_next_balance = 1;
8546                 }
8547         }
8548
8549         /*
8550          * next_balance will be updated only when there is a need.
8551          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8552          * updated.
8553          */
8554         if (likely(update_next_balance))
8555                 nohz.next_balance = next_balance;
8556 end:
8557         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8558 }
8559
8560 /*
8561  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8562  * of an idle cpu in the system.
8563  *   - This rq has more than one task.
8564  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8565  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8566  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8567  *     multiple busy cpu.
8568  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8569  *     domain span are idle.
8570  */
8571 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8572 {
8573         unsigned long now = jiffies;
8574         struct sched_domain *sd;
8575         struct sched_group_capacity *sgc;
8576         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8577         bool kick = false;
8578
8579         if (unlikely(rq->idle_balance))
8580                 return false;
8581
8582        /*
8583         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8584         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8585         */
8586         set_cpu_sd_state_busy();
8587         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8588
8589         /*
8590          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8591          * balancing.
8592          */
8593         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8594                 return false;
8595
8596         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8597                 return false;
8598
8599         if (rq->nr_running >= 2 &&
8600             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
8601                 return true;
8602
8603         rcu_read_lock();
8604         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8605         if (sd && !energy_aware()) {
8606                 sgc = sd->groups->sgc;
8607                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8608
8609                 if (nr_busy > 1) {
8610                         kick = true;
8611                         goto unlock;
8612                 }
8613
8614         }
8615
8616         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8617         if (sd) {
8618                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8619                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8620                         kick = true;
8621                         goto unlock;
8622                 }
8623         }
8624
8625         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8626         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8627                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8628                 kick = true;
8629                 goto unlock;
8630         }
8631
8632 unlock:
8633         rcu_read_unlock();
8634         return kick;
8635 }
8636 #else
8637 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8638 #endif
8639
8640 /*
8641  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8642  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8643  */
8644 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8645 {
8646         struct rq *this_rq = this_rq();
8647         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8648                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8649
8650         /*
8651          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8652          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8653          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8654          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8655          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8656          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8657          */
8658         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8659         rebalance_domains(this_rq, idle);
8660 }
8661
8662 /*
8663  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8664  */
8665 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8666 {
8667         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8668         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8669                 return;
8670
8671         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8672                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8673 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8674         if (nohz_kick_needed(rq))
8675                 nohz_balancer_kick();
8676 #endif
8677 }
8678
8679 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8680 {
8681         update_sysctl();
8682
8683         update_runtime_enabled(rq);
8684 }
8685
8686 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8687 {
8688         update_sysctl();
8689
8690         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8691         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8692 }
8693
8694 #endif /* CONFIG_SMP */
8695
8696 /*
8697  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8698  */
8699 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8700 {
8701         struct cfs_rq *cfs_rq;
8702         struct sched_entity *se = &curr->se;
8703
8704         for_each_sched_entity(se) {
8705                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8706                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8707         }
8708
8709         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8710                 task_tick_numa(rq, curr);
8711
8712         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr)))
8713                 rq->rd->overutilized = true;
8714
8715         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
8716 }
8717
8718 /*
8719  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8720  *  - child not yet on the tasklist
8721  *  - preemption disabled
8722  */
8723 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8724 {
8725         struct cfs_rq *cfs_rq;
8726         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8727         int this_cpu = smp_processor_id();
8728         struct rq *rq = this_rq();
8729         unsigned long flags;
8730
8731         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8732
8733         update_rq_clock(rq);
8734
8735         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8736         curr = cfs_rq->curr;
8737
8738         /*
8739          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8740          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8741          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8742          * of child point to valid ones.
8743          */
8744         rcu_read_lock();
8745         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8746         rcu_read_unlock();
8747
8748         update_curr(cfs_rq);
8749
8750         if (curr)
8751                 se->vruntime = curr->vruntime;
8752         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8753
8754         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8755                 /*
8756                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8757                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8758                  */
8759                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8760                 resched_curr(rq);
8761         }
8762
8763         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8764
8765         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8766 }
8767
8768 /*
8769  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8770  * the current task.
8771  */
8772 static void
8773 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8774 {
8775         if (!task_on_rq_queued(p))
8776                 return;
8777
8778         /*
8779          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8780          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8781          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8782          */
8783         if (rq->curr == p) {
8784                 if (p->prio > oldprio)
8785                         resched_curr(rq);
8786         } else
8787                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8788 }
8789
8790 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8791 {
8792         struct sched_entity *se = &p->se;
8793
8794         /*
8795          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8796          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8797          * vruntime.
8798          */
8799         if (p->on_rq)
8800                 return true;
8801
8802         /*
8803          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8804          * But there are some cases where it has already been normalized:
8805          *
8806          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8807          *   wake_up_new_task().
8808          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8809          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8810          */
8811         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8812                 return true;
8813
8814         return false;
8815 }
8816
8817 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8818 {
8819         struct sched_entity *se = &p->se;
8820         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8821
8822         if (!vruntime_normalized(p)) {
8823                 /*
8824                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8825                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8826                  */
8827                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8828                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8829         }
8830
8831         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8832         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8833 }
8834
8835 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8836 {
8837         struct sched_entity *se = &p->se;
8838         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8839
8840 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8841         /*
8842          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8843          * class maintain depth value), reset depth properly.
8844          */
8845         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8846 #endif
8847
8848         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8849         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8850
8851         if (!vruntime_normalized(p))
8852                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8853 }
8854
8855 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8856 {
8857         detach_task_cfs_rq(p);
8858 }
8859
8860 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8861 {
8862         attach_task_cfs_rq(p);
8863
8864         if (task_on_rq_queued(p)) {
8865                 /*
8866                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8867                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8868                  * if we can still preempt the current task.
8869                  */
8870                 if (rq->curr == p)
8871                         resched_curr(rq);
8872                 else
8873                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8874         }
8875 }
8876
8877 /* Account for a task changing its policy or group.
8878  *
8879  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8880  * migrates between groups/classes.
8881  */
8882 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8883 {
8884         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8885
8886         for_each_sched_entity(se) {
8887                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8888
8889                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8890                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8891                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8892         }
8893 }
8894
8895 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8896 {
8897         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8898         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8899 #ifndef CONFIG_64BIT
8900         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8901 #endif
8902 #ifdef CONFIG_SMP
8903         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8904         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8905 #endif
8906 }
8907
8908 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8909 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8910 {
8911         detach_task_cfs_rq(p);
8912         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8913
8914 #ifdef CONFIG_SMP
8915         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8916         p->se.avg.last_update_time = 0;
8917 #endif
8918         attach_task_cfs_rq(p);
8919 }
8920
8921 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8922 {
8923         int i;
8924
8925         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8926
8927         for_each_possible_cpu(i) {
8928                 if (tg->cfs_rq)
8929                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8930                 if (tg->se) {
8931                         if (tg->se[i])
8932                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
8933                         kfree(tg->se[i]);
8934                 }
8935         }
8936
8937         kfree(tg->cfs_rq);
8938         kfree(tg->se);
8939 }
8940
8941 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8942 {
8943         struct cfs_rq *cfs_rq;
8944         struct sched_entity *se;
8945         int i;
8946
8947         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8948         if (!tg->cfs_rq)
8949                 goto err;
8950         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8951         if (!tg->se)
8952                 goto err;
8953
8954         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8955
8956         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8957
8958         for_each_possible_cpu(i) {
8959                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8960                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8961                 if (!cfs_rq)
8962                         goto err;
8963
8964                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8965                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8966                 if (!se)
8967                         goto err_free_rq;
8968
8969                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8970                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8971                 init_entity_runnable_average(se);
8972         }
8973
8974         return 1;
8975
8976 err_free_rq:
8977         kfree(cfs_rq);
8978 err:
8979         return 0;
8980 }
8981
8982 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8983 {
8984         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8985         unsigned long flags;
8986
8987         /*
8988         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8989         * check on_list without danger of it being re-added.
8990         */
8991         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8992                 return;
8993
8994         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8995         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8996         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8997 }
8998
8999 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9000                         struct sched_entity *se, int cpu,
9001                         struct sched_entity *parent)
9002 {
9003         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9004
9005         cfs_rq->tg = tg;
9006         cfs_rq->rq = rq;
9007         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9008
9009         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9010         tg->se[cpu] = se;
9011
9012         /* se could be NULL for root_task_group */
9013         if (!se)
9014                 return;
9015
9016         if (!parent) {
9017                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9018                 se->depth = 0;
9019         } else {
9020                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9021                 se->depth = parent->depth + 1;
9022         }
9023
9024         se->my_q = cfs_rq;
9025         /* guarantee group entities always have weight */
9026         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9027         se->parent = parent;
9028 }
9029
9030 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9031
9032 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9033 {
9034         int i;
9035         unsigned long flags;
9036
9037         /*
9038          * We can't change the weight of the root cgroup.
9039          */
9040         if (!tg->se[0])
9041                 return -EINVAL;
9042
9043         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9044
9045         mutex_lock(&shares_mutex);
9046         if (tg->shares == shares)
9047                 goto done;
9048
9049         tg->shares = shares;
9050         for_each_possible_cpu(i) {
9051                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9052                 struct sched_entity *se;
9053
9054                 se = tg->se[i];
9055                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9056                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9057
9058                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9059                 update_rq_clock(rq);
9060                 for_each_sched_entity(se)
9061                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9062                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9063         }
9064
9065 done:
9066         mutex_unlock(&shares_mutex);
9067         return 0;
9068 }
9069 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9070
9071 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9072
9073 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9074 {
9075         return 1;
9076 }
9077
9078 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9079
9080 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9081
9082
9083 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9084 {
9085         struct sched_entity *se = &task->se;
9086         unsigned int rr_interval = 0;
9087
9088         /*
9089          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9090          * idle runqueue:
9091          */
9092         if (rq->cfs.load.weight)
9093                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9094
9095         return rr_interval;
9096 }
9097
9098 /*
9099  * All the scheduling class methods:
9100  */
9101 const struct sched_class fair_sched_class = {
9102         .next                   = &idle_sched_class,
9103         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9104         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9105         .yield_task             = yield_task_fair,
9106         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9107
9108         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9109
9110         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9111         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9112
9113 #ifdef CONFIG_SMP
9114         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9115         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9116
9117         .rq_online              = rq_online_fair,
9118         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9119
9120         .task_waking            = task_waking_fair,
9121         .task_dead              = task_dead_fair,
9122         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9123 #endif
9124
9125         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9126         .task_tick              = task_tick_fair,
9127         .task_fork              = task_fork_fair,
9128
9129         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9130         .switched_from          = switched_from_fair,
9131         .switched_to            = switched_to_fair,
9132
9133         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9134
9135         .update_curr            = update_curr_fair,
9136
9137 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9138         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9139 #endif
9140 };
9141
9142 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9143 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9144 {
9145         struct cfs_rq *cfs_rq;
9146
9147         rcu_read_lock();
9148         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9149                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9150         rcu_read_unlock();
9151 }
9152
9153 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9154 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9155 {
9156         int node;
9157         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9158
9159         for_each_online_node(node) {
9160                 if (p->numa_faults) {
9161                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9162                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9163                 }
9164                 if (p->numa_group) {
9165                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9166                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9167                 }
9168                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9169         }
9170 }
9171 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9172 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9173
9174 __init void init_sched_fair_class(void)
9175 {
9176 #ifdef CONFIG_SMP
9177         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9178
9179 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9180         nohz.next_balance = jiffies;
9181         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9182         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9183 #endif
9184 #endif /* SMP */
9185
9186 }