923fe32db6b363a7b71d36c3642b48c07e2b3c76
[cascardo/linux.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 <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #define WMULT_CONST     (~0U)
182 #define WMULT_SHIFT     32
183
184 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
185 {
186         unsigned long w;
187
188         if (likely(lw->inv_weight))
189                 return;
190
191         w = scale_load_down(lw->weight);
192
193         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
194                 lw->inv_weight = 1;
195         else if (unlikely(!w))
196                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
197         else
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
199 }
200
201 /*
202  * delta_exec * weight / lw.weight
203  *   OR
204  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
205  *
206  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
207  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
208  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
209  *
210  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
211  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
212  */
213 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
214 {
215         u64 fact = scale_load_down(weight);
216         int shift = WMULT_SHIFT;
217
218         __update_inv_weight(lw);
219
220         if (unlikely(fact >> 32)) {
221                 while (fact >> 32) {
222                         fact >>= 1;
223                         shift--;
224                 }
225         }
226
227         /* hint to use a 32x32->64 mul */
228         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
229
230         while (fact >> 32) {
231                 fact >>= 1;
232                 shift--;
233         }
234
235         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
236 }
237
238
239 const struct sched_class fair_sched_class;
240
241 /**************************************************************
242  * CFS operations on generic schedulable entities:
243  */
244
245 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
246
247 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
248 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
249 {
250         return cfs_rq->rq;
251 }
252
253 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
254 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
255
256 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
257 {
258 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
259         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
260 #endif
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
286                                        int force_update);
287
288 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
289 {
290         if (!cfs_rq->on_list) {
291                 /*
292                  * Ensure we either appear before our parent (if already
293                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
294                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
295                  * reduces this to two cases.
296                  */
297                 if (cfs_rq->tg->parent &&
298                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
299                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
300                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
301                 } else {
302                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
303                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
304                 }
305
306                 cfs_rq->on_list = 1;
307                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
308                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
309         }
310 }
311
312 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         if (cfs_rq->on_list) {
315                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
316                 cfs_rq->on_list = 0;
317         }
318 }
319
320 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
321 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
322         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
323
324 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
325 static inline struct cfs_rq *
326 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
327 {
328         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
329                 return se->cfs_rq;
330
331         return NULL;
332 }
333
334 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
335 {
336         return se->parent;
337 }
338
339 static void
340 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
341 {
342         int se_depth, pse_depth;
343
344         /*
345          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
346          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
347          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
348          * parent.
349          */
350
351         /* First walk up until both entities are at same depth */
352         se_depth = (*se)->depth;
353         pse_depth = (*pse)->depth;
354
355         while (se_depth > pse_depth) {
356                 se_depth--;
357                 *se = parent_entity(*se);
358         }
359
360         while (pse_depth > se_depth) {
361                 pse_depth--;
362                 *pse = parent_entity(*pse);
363         }
364
365         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
366                 *se = parent_entity(*se);
367                 *pse = parent_entity(*pse);
368         }
369 }
370
371 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
372
373 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
374 {
375         return container_of(se, struct task_struct, se);
376 }
377
378 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
379 {
380         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
381 }
382
383 #define entity_is_task(se)      1
384
385 #define for_each_sched_entity(se) \
386                 for (; se; se = NULL)
387
388 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
389 {
390         return &task_rq(p)->cfs;
391 }
392
393 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
394 {
395         struct task_struct *p = task_of(se);
396         struct rq *rq = task_rq(p);
397
398         return &rq->cfs;
399 }
400
401 /* runqueue "owned" by this group */
402 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
403 {
404         return NULL;
405 }
406
407 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
412 {
413 }
414
415 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
416                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
417
418 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
419 {
420         return NULL;
421 }
422
423 static inline void
424 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
425 {
426 }
427
428 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
429
430 static __always_inline
431 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
432
433 /**************************************************************
434  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
435  */
436
437 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
438 {
439         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
440         if (delta > 0)
441                 max_vruntime = vruntime;
442
443         return max_vruntime;
444 }
445
446 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
447 {
448         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
449         if (delta < 0)
450                 min_vruntime = vruntime;
451
452         return min_vruntime;
453 }
454
455 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
456                                 struct sched_entity *b)
457 {
458         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
459 }
460
461 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
464
465         if (cfs_rq->curr)
466                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
467
468         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
469                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
470                                                    struct sched_entity,
471                                                    run_node);
472
473                 if (!cfs_rq->curr)
474                         vruntime = se->vruntime;
475                 else
476                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
477         }
478
479         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
480         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
481 #ifndef CONFIG_64BIT
482         smp_wmb();
483         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
484 #endif
485 }
486
487 /*
488  * Enqueue an entity into the rb-tree:
489  */
490 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
491 {
492         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
493         struct rb_node *parent = NULL;
494         struct sched_entity *entry;
495         int leftmost = 1;
496
497         /*
498          * Find the right place in the rbtree:
499          */
500         while (*link) {
501                 parent = *link;
502                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
503                 /*
504                  * We dont care about collisions. Nodes with
505                  * the same key stay together.
506                  */
507                 if (entity_before(se, entry)) {
508                         link = &parent->rb_left;
509                 } else {
510                         link = &parent->rb_right;
511                         leftmost = 0;
512                 }
513         }
514
515         /*
516          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
517          * used):
518          */
519         if (leftmost)
520                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
521
522         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
523         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
524 }
525
526 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
527 {
528         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
529                 struct rb_node *next_node;
530
531                 next_node = rb_next(&se->run_node);
532                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
533         }
534
535         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
536 }
537
538 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
539 {
540         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
541
542         if (!left)
543                 return NULL;
544
545         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
546 }
547
548 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
551
552         if (!next)
553                 return NULL;
554
555         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
556 }
557
558 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
559 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
560 {
561         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
562
563         if (!last)
564                 return NULL;
565
566         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
567 }
568
569 /**************************************************************
570  * Scheduling class statistics methods:
571  */
572
573 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
574                 void __user *buffer, size_t *lenp,
575                 loff_t *ppos)
576 {
577         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
578         int factor = get_update_sysctl_factor();
579
580         if (ret || !write)
581                 return ret;
582
583         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
584                                         sysctl_sched_min_granularity);
585
586 #define WRT_SYSCTL(name) \
587         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
588         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
589         WRT_SYSCTL(sched_latency);
590         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
591 #undef WRT_SYSCTL
592
593         return 0;
594 }
595 #endif
596
597 /*
598  * delta /= w
599  */
600 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
601 {
602         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
603                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
604
605         return delta;
606 }
607
608 /*
609  * The idea is to set a period in which each task runs once.
610  *
611  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
612  * this period because otherwise the slices get too small.
613  *
614  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
615  */
616 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
617 {
618         u64 period = sysctl_sched_latency;
619         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
620
621         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
622                 period = sysctl_sched_min_granularity;
623                 period *= nr_running;
624         }
625
626         return period;
627 }
628
629 /*
630  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
631  * proportional to the weight.
632  *
633  * s = p*P[w/rw]
634  */
635 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
636 {
637         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
638
639         for_each_sched_entity(se) {
640                 struct load_weight *load;
641                 struct load_weight lw;
642
643                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
644                 load = &cfs_rq->load;
645
646                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
647                         lw = cfs_rq->load;
648
649                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
650                         load = &lw;
651                 }
652                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
653         }
654         return slice;
655 }
656
657 /*
658  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
659  *
660  * vs = s/w
661  */
662 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
663 {
664         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
665 }
666
667 #ifdef CONFIG_SMP
668 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
669
670 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
671
672 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
673 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
674 {
675         u32 slice;
676
677         p->se.avg.decay_count = 0;
678         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
679         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
680         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
681         __update_task_entity_contrib(&p->se);
682 }
683 #else
684 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
685 {
686 }
687 #endif
688
689 /*
690  * Update the current task's runtime statistics.
691  */
692 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
693 {
694         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
695         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
696         u64 delta_exec;
697
698         if (unlikely(!curr))
699                 return;
700
701         delta_exec = now - curr->exec_start;
702         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
703                 return;
704
705         curr->exec_start = now;
706
707         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
708                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
709
710         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
711         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
712
713         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
714         update_min_vruntime(cfs_rq);
715
716         if (entity_is_task(curr)) {
717                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
718
719                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
720                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
721                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
722         }
723
724         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
725 }
726
727 static inline void
728 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
729 {
730         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
731 }
732
733 /*
734  * Task is being enqueued - update stats:
735  */
736 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
737 {
738         /*
739          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
740          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
741          */
742         if (se != cfs_rq->curr)
743                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
744 }
745
746 static void
747 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
748 {
749         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
750                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
751         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
752         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
753                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
754 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
755         if (entity_is_task(se)) {
756                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
757                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
758         }
759 #endif
760         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
761 }
762
763 static inline void
764 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
765 {
766         /*
767          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
768          * waiting task:
769          */
770         if (se != cfs_rq->curr)
771                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
772 }
773
774 /*
775  * We are picking a new current task - update its stats:
776  */
777 static inline void
778 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
779 {
780         /*
781          * We are starting a new run period:
782          */
783         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
784 }
785
786 /**************************************************
787  * Scheduling class queueing methods:
788  */
789
790 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
791 /*
792  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
793  * calculated based on the tasks virtual memory size and
794  * numa_balancing_scan_size.
795  */
796 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
797 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
798
799 /* Portion of address space to scan in MB */
800 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
801
802 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
803 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
804
805 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
806 {
807         unsigned long rss = 0;
808         unsigned long nr_scan_pages;
809
810         /*
811          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
812          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
813          * on resident pages
814          */
815         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
816         rss = get_mm_rss(p->mm);
817         if (!rss)
818                 rss = nr_scan_pages;
819
820         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
821         return rss / nr_scan_pages;
822 }
823
824 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
825 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
826
827 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
828 {
829         unsigned int scan, floor;
830         unsigned int windows = 1;
831
832         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
833                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
834         floor = 1000 / windows;
835
836         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
837         return max_t(unsigned int, floor, scan);
838 }
839
840 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
841 {
842         unsigned int smin = task_scan_min(p);
843         unsigned int smax;
844
845         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
846         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
847         return max(smin, smax);
848 }
849
850 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
851 {
852         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
853         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
854 }
855
856 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
857 {
858         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
859         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
860 }
861
862 struct numa_group {
863         atomic_t refcount;
864
865         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
866         int nr_tasks;
867         pid_t gid;
868         struct list_head task_list;
869
870         struct rcu_head rcu;
871         nodemask_t active_nodes;
872         unsigned long total_faults;
873         /*
874          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
875          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
876          * more by CPU use than by memory faults.
877          */
878         unsigned long *faults_cpu;
879         unsigned long faults[0];
880 };
881
882 /* Shared or private faults. */
883 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
884
885 /* Memory and CPU locality */
886 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
887
888 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
889 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
890
891 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
892 {
893         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
894 }
895
896 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
897 {
898         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * nid + priv;
899 }
900
901 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
902 {
903         if (!p->numa_faults_memory)
904                 return 0;
905
906         return p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 0)] +
907                 p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 1)];
908 }
909
910 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
911 {
912         if (!p->numa_group)
913                 return 0;
914
915         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
916                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
917 }
918
919 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
920 {
921         return group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 0)] +
922                 group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 1)];
923 }
924
925 /*
926  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
927  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
928  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
929  * evenly spread out between numa nodes.
930  */
931 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
932 {
933         unsigned long total_faults;
934
935         if (!p->numa_faults_memory)
936                 return 0;
937
938         total_faults = p->total_numa_faults;
939
940         if (!total_faults)
941                 return 0;
942
943         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
944 }
945
946 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
947 {
948         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
949                 return 0;
950
951         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
952 }
953
954 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
955                                 int src_nid, int dst_cpu)
956 {
957         struct numa_group *ng = p->numa_group;
958         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
959         int last_cpupid, this_cpupid;
960
961         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
962
963         /*
964          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
965          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
966          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
967          *
968          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
969          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
970          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
971          *
972          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
973          * same result twice in a row, given these samples are fully
974          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
975          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
976          *
977          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
978          * act on an unlikely task<->page relation.
979          */
980         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
981         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
982                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
983                 return false;
984
985         /* Always allow migrate on private faults */
986         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
987                 return true;
988
989         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
990         if (!ng)
991                 return true;
992
993         /*
994          * Do not migrate if the destination is not a node that
995          * is actively used by this numa group.
996          */
997         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
998                 return false;
999
1000         /*
1001          * Source is a node that is not actively used by this
1002          * numa group, while the destination is. Migrate.
1003          */
1004         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1005                 return true;
1006
1007         /*
1008          * Both source and destination are nodes in active
1009          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1010          * by migrating from more heavily used groups, to less
1011          * heavily used ones, spreading the load around.
1012          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1013          */
1014         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1015 }
1016
1017 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1018 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1019 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1020 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1021 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1022
1023 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1024 struct numa_stats {
1025         unsigned long nr_running;
1026         unsigned long load;
1027
1028         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1029         unsigned long compute_capacity;
1030
1031         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1032         unsigned long task_capacity;
1033         int has_free_capacity;
1034 };
1035
1036 /*
1037  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1038  */
1039 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1040 {
1041         int cpu, cpus = 0;
1042
1043         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1044         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1045                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1046
1047                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1048                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1049                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1050
1051                 cpus++;
1052         }
1053
1054         /*
1055          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1056          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1057          * not find this node attractive.
1058          *
1059          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1060          * imbalance and bail there.
1061          */
1062         if (!cpus)
1063                 return;
1064
1065         ns->task_capacity =
1066                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
1067         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1068 }
1069
1070 struct task_numa_env {
1071         struct task_struct *p;
1072
1073         int src_cpu, src_nid;
1074         int dst_cpu, dst_nid;
1075
1076         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1077
1078         int imbalance_pct;
1079
1080         struct task_struct *best_task;
1081         long best_imp;
1082         int best_cpu;
1083 };
1084
1085 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1086                              struct task_struct *p, long imp)
1087 {
1088         if (env->best_task)
1089                 put_task_struct(env->best_task);
1090         if (p)
1091                 get_task_struct(p);
1092
1093         env->best_task = p;
1094         env->best_imp = imp;
1095         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1096 }
1097
1098 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1099                                 struct task_numa_env *env)
1100 {
1101         long imb, old_imb;
1102         long orig_src_load, orig_dst_load;
1103         long src_capacity, dst_capacity;
1104
1105         /*
1106          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1107          *
1108          * src_load        dst_load
1109          * ------------ vs ---------
1110          * src_capacity    dst_capacity
1111          */
1112         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1113         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1114
1115         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1116         if (dst_load < src_load)
1117                 swap(dst_load, src_load);
1118
1119         /* Is the difference below the threshold? */
1120         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1121               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1122         if (imb <= 0)
1123                 return false;
1124
1125         /*
1126          * The imbalance is above the allowed threshold.
1127          * Compare it with the old imbalance.
1128          */
1129         orig_src_load = env->src_stats.load;
1130         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1131
1132         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1133                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1134
1135         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1136                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1137
1138         /* Would this change make things worse? */
1139         return (imb > old_imb);
1140 }
1141
1142 /*
1143  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1144  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1145  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1146  * be exchanged with the source task
1147  */
1148 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1149                               long taskimp, long groupimp)
1150 {
1151         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1152         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1153         struct task_struct *cur;
1154         struct task_group *tg;
1155         long src_load, dst_load;
1156         long load;
1157         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1158         long moveimp = imp;
1159
1160         rcu_read_lock();
1161         cur = ACCESS_ONCE(dst_rq->curr);
1162         if (cur->pid == 0) /* idle */
1163                 cur = NULL;
1164
1165         /*
1166          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1167          * source and destination node. Calculate the total differential for
1168          * the source task and potential destination task. The more negative
1169          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1170          * be incurred if the tasks were swapped.
1171          */
1172         if (cur) {
1173                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1174                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1175                         goto unlock;
1176
1177                 /*
1178                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1179                  * in any group then look only at task weights.
1180                  */
1181                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1182                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1183                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1184                         /*
1185                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1186                          * tasks within a group over tiny differences.
1187                          */
1188                         if (cur->numa_group)
1189                                 imp -= imp/16;
1190                 } else {
1191                         /*
1192                          * Compare the group weights. If a task is all by
1193                          * itself (not part of a group), use the task weight
1194                          * instead.
1195                          */
1196                         if (cur->numa_group)
1197                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1198                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1199                         else
1200                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1201                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1202                 }
1203         }
1204
1205         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1206                 goto unlock;
1207
1208         if (!cur) {
1209                 /* Is there capacity at our destination? */
1210                 if (env->src_stats.has_free_capacity &&
1211                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1212                         goto unlock;
1213
1214                 goto balance;
1215         }
1216
1217         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1218         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1219                         dst_rq->nr_running == 1)
1220                 goto assign;
1221
1222         /*
1223          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1224          */
1225 balance:
1226         src_load = env->src_stats.load;
1227         dst_load = env->dst_stats.load;
1228
1229         /* Calculate the effect of moving env->p from src to dst. */
1230         load = env->p->se.load.weight;
1231         tg = task_group(env->p);
1232         src_load += effective_load(tg, env->src_cpu, -load, -load);
1233         dst_load += effective_load(tg, env->dst_cpu, load, load);
1234
1235         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1236                 /*
1237                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1238                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1239                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1240                  * so an actually idle CPU will win.
1241                  */
1242                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1243                         imp = moveimp - 1;
1244                         cur = NULL;
1245                         goto assign;
1246                 }
1247         }
1248
1249         if (imp <= env->best_imp)
1250                 goto unlock;
1251
1252         if (cur) {
1253                 /* Cur moves in the opposite direction. */
1254                 load = cur->se.load.weight;
1255                 tg = task_group(cur);
1256                 src_load += effective_load(tg, env->src_cpu, load, load);
1257                 dst_load += effective_load(tg, env->dst_cpu, -load, -load);
1258         }
1259
1260         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1261                 goto unlock;
1262
1263 assign:
1264         task_numa_assign(env, cur, imp);
1265 unlock:
1266         rcu_read_unlock();
1267 }
1268
1269 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1270                                 long taskimp, long groupimp)
1271 {
1272         int cpu;
1273
1274         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1275                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1276                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1277                         continue;
1278
1279                 env->dst_cpu = cpu;
1280                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1281         }
1282 }
1283
1284 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1285 {
1286         struct task_numa_env env = {
1287                 .p = p,
1288
1289                 .src_cpu = task_cpu(p),
1290                 .src_nid = task_node(p),
1291
1292                 .imbalance_pct = 112,
1293
1294                 .best_task = NULL,
1295                 .best_imp = 0,
1296                 .best_cpu = -1
1297         };
1298         struct sched_domain *sd;
1299         unsigned long taskweight, groupweight;
1300         int nid, ret;
1301         long taskimp, groupimp;
1302
1303         /*
1304          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1305          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1306          *
1307          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1308          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1309          * to satisfy here.
1310          */
1311         rcu_read_lock();
1312         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1313         if (sd)
1314                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1315         rcu_read_unlock();
1316
1317         /*
1318          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1319          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1320          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1321          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1322          */
1323         if (unlikely(!sd)) {
1324                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1325                 return -EINVAL;
1326         }
1327
1328         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1329         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1330         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1331         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1332         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1333         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1334         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1335
1336         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1337         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1338
1339         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1340         if (env.best_cpu == -1) {
1341                 for_each_online_node(nid) {
1342                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1343                                 continue;
1344
1345                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1346                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1347                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1348                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1349                                 continue;
1350
1351                         env.dst_nid = nid;
1352                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1353                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1354                 }
1355         }
1356
1357         /*
1358          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1359          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1360          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1361          * settle down.
1362          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1363          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1364          */
1365         if (p->numa_group) {
1366                 if (env.best_cpu == -1)
1367                         nid = env.src_nid;
1368                 else
1369                         nid = env.dst_nid;
1370
1371                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1372                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1373         }
1374
1375         /* No better CPU than the current one was found. */
1376         if (env.best_cpu == -1)
1377                 return -EAGAIN;
1378
1379         /*
1380          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1381          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1382          */
1383         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1384
1385         if (env.best_task == NULL) {
1386                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1387                 if (ret != 0)
1388                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1389                 return ret;
1390         }
1391
1392         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1393         if (ret != 0)
1394                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1395         put_task_struct(env.best_task);
1396         return ret;
1397 }
1398
1399 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1400 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1401 {
1402         unsigned long interval = HZ;
1403
1404         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1405         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults_memory))
1406                 return;
1407
1408         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1409         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1410         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1411
1412         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1413         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1414                 return;
1415
1416         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1417         task_numa_migrate(p);
1418 }
1419
1420 /*
1421  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1422  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1423  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1424  * located.
1425  *
1426  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1427  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1428  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1429  * only removed when they drop below 3/16.
1430  */
1431 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1432 {
1433         unsigned long faults, max_faults = 0;
1434         int nid;
1435
1436         for_each_online_node(nid) {
1437                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1438                 if (faults > max_faults)
1439                         max_faults = faults;
1440         }
1441
1442         for_each_online_node(nid) {
1443                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1444                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1445                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1446                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1447                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1448                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1449         }
1450 }
1451
1452 /*
1453  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1454  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1455  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1456  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1457  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1458  */
1459 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1460 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1461
1462 /*
1463  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1464  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1465  * the page accesses are shared with other processes.
1466  * Otherwise, decrease the scan period.
1467  */
1468 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1469                         unsigned long shared, unsigned long private)
1470 {
1471         unsigned int period_slot;
1472         int ratio;
1473         int diff;
1474
1475         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1476         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1477
1478         /*
1479          * If there were no record hinting faults then either the task is
1480          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1481          * to automatic numa balancing. Scan slower
1482          */
1483         if (local + shared == 0) {
1484                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1485                         p->numa_scan_period << 1);
1486
1487                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1488                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1489
1490                 return;
1491         }
1492
1493         /*
1494          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1495          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1496          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1497          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1498          */
1499         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1500         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1501         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1502                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1503                 if (!slot)
1504                         slot = 1;
1505                 diff = slot * period_slot;
1506         } else {
1507                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1508
1509                 /*
1510                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1511                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1512                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1513                  * speaking the intent is that there is little point
1514                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1515                  * simply bounce migrations uselessly
1516                  */
1517                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1518                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1519         }
1520
1521         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1522                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1523         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1528  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1529  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1530  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1531  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1532  */
1533 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1534 {
1535         u64 runtime, delta, now;
1536         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1537         now = p->se.exec_start;
1538         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1539
1540         if (p->last_task_numa_placement) {
1541                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1542                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1543         } else {
1544                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1545                 *period = p->se.avg.runnable_avg_period;
1546         }
1547
1548         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1549         p->last_task_numa_placement = now;
1550
1551         return delta;
1552 }
1553
1554 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1555 {
1556         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1557         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1558         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1559         unsigned long total_faults;
1560         u64 runtime, period;
1561         spinlock_t *group_lock = NULL;
1562
1563         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1564         if (p->numa_scan_seq == seq)
1565                 return;
1566         p->numa_scan_seq = seq;
1567         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1568
1569         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1570                        p->numa_faults_locality[1];
1571         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1572
1573         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1574         if (p->numa_group) {
1575                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1576                 spin_lock_irq(group_lock);
1577         }
1578
1579         /* Find the node with the highest number of faults */
1580         for_each_online_node(nid) {
1581                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1582                 int priv, i;
1583
1584                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1585                         long diff, f_diff, f_weight;
1586
1587                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1588
1589                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1590                         diff = p->numa_faults_buffer_memory[i] - p->numa_faults_memory[i] / 2;
1591                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer_memory[i];
1592                         p->numa_faults_buffer_memory[i] = 0;
1593
1594                         /*
1595                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1596                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1597                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1598                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1599                          * faults are less important.
1600                          */
1601                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1602                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults_buffer_cpu[i]) /
1603                                    (total_faults + 1);
1604                         f_diff = f_weight - p->numa_faults_cpu[i] / 2;
1605                         p->numa_faults_buffer_cpu[i] = 0;
1606
1607                         p->numa_faults_memory[i] += diff;
1608                         p->numa_faults_cpu[i] += f_diff;
1609                         faults += p->numa_faults_memory[i];
1610                         p->total_numa_faults += diff;
1611                         if (p->numa_group) {
1612                                 /* safe because we can only change our own group */
1613                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1614                                 p->numa_group->faults_cpu[i] += f_diff;
1615                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1616                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1617                         }
1618                 }
1619
1620                 if (faults > max_faults) {
1621                         max_faults = faults;
1622                         max_nid = nid;
1623                 }
1624
1625                 if (group_faults > max_group_faults) {
1626                         max_group_faults = group_faults;
1627                         max_group_nid = nid;
1628                 }
1629         }
1630
1631         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1632
1633         if (p->numa_group) {
1634                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1635                 spin_unlock_irq(group_lock);
1636                 max_nid = max_group_nid;
1637         }
1638
1639         if (max_faults) {
1640                 /* Set the new preferred node */
1641                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1642                         sched_setnuma(p, max_nid);
1643
1644                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1645                         numa_migrate_preferred(p);
1646         }
1647 }
1648
1649 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1650 {
1651         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1652 }
1653
1654 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1655 {
1656         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1657                 kfree_rcu(grp, rcu);
1658 }
1659
1660 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1661                         int *priv)
1662 {
1663         struct numa_group *grp, *my_grp;
1664         struct task_struct *tsk;
1665         bool join = false;
1666         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1667         int i;
1668
1669         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1670                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1671                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1672
1673                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1674                 if (!grp)
1675                         return;
1676
1677                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1678                 spin_lock_init(&grp->lock);
1679                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1680                 grp->gid = p->pid;
1681                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1682                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1683                                                 nr_node_ids;
1684
1685                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1686
1687                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1688                         grp->faults[i] = p->numa_faults_memory[i];
1689
1690                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1691
1692                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1693                 grp->nr_tasks++;
1694                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1695         }
1696
1697         rcu_read_lock();
1698         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1699
1700         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1701                 goto no_join;
1702
1703         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1704         if (!grp)
1705                 goto no_join;
1706
1707         my_grp = p->numa_group;
1708         if (grp == my_grp)
1709                 goto no_join;
1710
1711         /*
1712          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1713          * the other task will join us.
1714          */
1715         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1716                 goto no_join;
1717
1718         /*
1719          * Tie-break on the grp address.
1720          */
1721         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1722                 goto no_join;
1723
1724         /* Always join threads in the same process. */
1725         if (tsk->mm == current->mm)
1726                 join = true;
1727
1728         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1729         if (flags & TNF_SHARED)
1730                 join = true;
1731
1732         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1733         *priv = !join;
1734
1735         if (join && !get_numa_group(grp))
1736                 goto no_join;
1737
1738         rcu_read_unlock();
1739
1740         if (!join)
1741                 return;
1742
1743         BUG_ON(irqs_disabled());
1744         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1745
1746         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1747                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1748                 grp->faults[i] += p->numa_faults_memory[i];
1749         }
1750         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1751         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1752
1753         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1754         my_grp->nr_tasks--;
1755         grp->nr_tasks++;
1756
1757         spin_unlock(&my_grp->lock);
1758         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1759
1760         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1761
1762         put_numa_group(my_grp);
1763         return;
1764
1765 no_join:
1766         rcu_read_unlock();
1767         return;
1768 }
1769
1770 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1771 {
1772         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1773         void *numa_faults = p->numa_faults_memory;
1774         unsigned long flags;
1775         int i;
1776
1777         if (grp) {
1778                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
1779                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1780                         grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1781                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1782
1783                 list_del(&p->numa_entry);
1784                 grp->nr_tasks--;
1785                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
1786                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, NULL);
1787                 put_numa_group(grp);
1788         }
1789
1790         p->numa_faults_memory = NULL;
1791         p->numa_faults_buffer_memory = NULL;
1792         p->numa_faults_cpu= NULL;
1793         p->numa_faults_buffer_cpu = NULL;
1794         kfree(numa_faults);
1795 }
1796
1797 /*
1798  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1799  */
1800 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
1801 {
1802         struct task_struct *p = current;
1803         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1804         int cpu_node = task_node(current);
1805         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
1806         int priv;
1807
1808         if (!numabalancing_enabled)
1809                 return;
1810
1811         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1812         if (!p->mm)
1813                 return;
1814
1815         /* Do not worry about placement if exiting */
1816         if (p->state == TASK_DEAD)
1817                 return;
1818
1819         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1820         if (unlikely(!p->numa_faults_memory)) {
1821                 int size = sizeof(*p->numa_faults_memory) *
1822                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
1823
1824                 p->numa_faults_memory = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1825                 if (!p->numa_faults_memory)
1826                         return;
1827
1828                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer_memory);
1829                 /*
1830                  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1831                  * occupy the first half of the array. The second half of the
1832                  * array is for current counters, which are averaged into the
1833                  * first set by task_numa_placement.
1834                  */
1835                 p->numa_faults_cpu = p->numa_faults_memory + (2 * nr_node_ids);
1836                 p->numa_faults_buffer_memory = p->numa_faults_memory + (4 * nr_node_ids);
1837                 p->numa_faults_buffer_cpu = p->numa_faults_memory + (6 * nr_node_ids);
1838                 p->total_numa_faults = 0;
1839                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1840         }
1841
1842         /*
1843          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1844          * to be private if the accessing pid has not changed
1845          */
1846         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1847                 priv = 1;
1848         } else {
1849                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1850                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1851                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1852         }
1853
1854         /*
1855          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
1856          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
1857          * actively using should be counted as local. This allows the
1858          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
1859          */
1860         if (!priv && !local && p->numa_group &&
1861                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
1862                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
1863                 local = 1;
1864
1865         task_numa_placement(p);
1866
1867         /*
1868          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1869          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1870          */
1871         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1872                 numa_migrate_preferred(p);
1873
1874         if (migrated)
1875                 p->numa_pages_migrated += pages;
1876
1877         p->numa_faults_buffer_memory[task_faults_idx(mem_node, priv)] += pages;
1878         p->numa_faults_buffer_cpu[task_faults_idx(cpu_node, priv)] += pages;
1879         p->numa_faults_locality[local] += pages;
1880 }
1881
1882 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1883 {
1884         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1885         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1886 }
1887
1888 /*
1889  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1890  * Triggered from task_tick_numa().
1891  */
1892 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1893 {
1894         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1895         struct task_struct *p = current;
1896         struct mm_struct *mm = p->mm;
1897         struct vm_area_struct *vma;
1898         unsigned long start, end;
1899         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1900         long pages;
1901
1902         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1903
1904         work->next = work; /* protect against double add */
1905         /*
1906          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1907          *
1908          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1909          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1910          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1911          * work.
1912          */
1913         if (p->flags & PF_EXITING)
1914                 return;
1915
1916         if (!mm->numa_next_scan) {
1917                 mm->numa_next_scan = now +
1918                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1919         }
1920
1921         /*
1922          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1923          */
1924         migrate = mm->numa_next_scan;
1925         if (time_before(now, migrate))
1926                 return;
1927
1928         if (p->numa_scan_period == 0) {
1929                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1930                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1931         }
1932
1933         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1934         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1935                 return;
1936
1937         /*
1938          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1939          * the next time around.
1940          */
1941         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1942
1943         start = mm->numa_scan_offset;
1944         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1945         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1946         if (!pages)
1947                 return;
1948
1949         down_read(&mm->mmap_sem);
1950         vma = find_vma(mm, start);
1951         if (!vma) {
1952                 reset_ptenuma_scan(p);
1953                 start = 0;
1954                 vma = mm->mmap;
1955         }
1956         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1957                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1958                         continue;
1959
1960                 /*
1961                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1962                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1963                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1964                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1965                  */
1966                 if (!vma->vm_mm ||
1967                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1968                         continue;
1969
1970                 /*
1971                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
1972                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
1973                  */
1974                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
1975                         continue;
1976
1977                 do {
1978                         start = max(start, vma->vm_start);
1979                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1980                         end = min(end, vma->vm_end);
1981                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1982
1983                         /*
1984                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1985                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1986                          * address space is quickly skipped.
1987                          */
1988                         if (nr_pte_updates)
1989                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1990
1991                         start = end;
1992                         if (pages <= 0)
1993                                 goto out;
1994
1995                         cond_resched();
1996                 } while (end != vma->vm_end);
1997         }
1998
1999 out:
2000         /*
2001          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2002          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2003          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2004          * scanner to the start so check it now.
2005          */
2006         if (vma)
2007                 mm->numa_scan_offset = start;
2008         else
2009                 reset_ptenuma_scan(p);
2010         up_read(&mm->mmap_sem);
2011 }
2012
2013 /*
2014  * Drive the periodic memory faults..
2015  */
2016 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2017 {
2018         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2019         u64 period, now;
2020
2021         /*
2022          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2023          */
2024         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2025                 return;
2026
2027         /*
2028          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2029          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2030          * task needs to have done some actual work before we bother with
2031          * NUMA placement.
2032          */
2033         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2034         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2035
2036         if (now - curr->node_stamp > period) {
2037                 if (!curr->node_stamp)
2038                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2039                 curr->node_stamp += period;
2040
2041                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2042                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2043                         task_work_add(curr, work, true);
2044                 }
2045         }
2046 }
2047 #else
2048 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2049 {
2050 }
2051
2052 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2053 {
2054 }
2055
2056 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2057 {
2058 }
2059 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2060
2061 static void
2062 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2063 {
2064         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2065         if (!parent_entity(se))
2066                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2067 #ifdef CONFIG_SMP
2068         if (entity_is_task(se)) {
2069                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2070
2071                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2072                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2073         }
2074 #endif
2075         cfs_rq->nr_running++;
2076 }
2077
2078 static void
2079 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2080 {
2081         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2082         if (!parent_entity(se))
2083                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2084         if (entity_is_task(se)) {
2085                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2086                 list_del_init(&se->group_node);
2087         }
2088         cfs_rq->nr_running--;
2089 }
2090
2091 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2092 # ifdef CONFIG_SMP
2093 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2094 {
2095         long tg_weight;
2096
2097         /*
2098          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2099          * to gain a more accurate current total weight. See
2100          * update_cfs_rq_load_contribution().
2101          */
2102         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2103         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2104         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2105
2106         return tg_weight;
2107 }
2108
2109 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2110 {
2111         long tg_weight, load, shares;
2112
2113         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2114         load = cfs_rq->load.weight;
2115
2116         shares = (tg->shares * load);
2117         if (tg_weight)
2118                 shares /= tg_weight;
2119
2120         if (shares < MIN_SHARES)
2121                 shares = MIN_SHARES;
2122         if (shares > tg->shares)
2123                 shares = tg->shares;
2124
2125         return shares;
2126 }
2127 # else /* CONFIG_SMP */
2128 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2129 {
2130         return tg->shares;
2131 }
2132 # endif /* CONFIG_SMP */
2133 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2134                             unsigned long weight)
2135 {
2136         if (se->on_rq) {
2137                 /* commit outstanding execution time */
2138                 if (cfs_rq->curr == se)
2139                         update_curr(cfs_rq);
2140                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2141         }
2142
2143         update_load_set(&se->load, weight);
2144
2145         if (se->on_rq)
2146                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2147 }
2148
2149 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2150
2151 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2152 {
2153         struct task_group *tg;
2154         struct sched_entity *se;
2155         long shares;
2156
2157         tg = cfs_rq->tg;
2158         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2159         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2160                 return;
2161 #ifndef CONFIG_SMP
2162         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2163                 return;
2164 #endif
2165         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2166
2167         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2168 }
2169 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2170 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2171 {
2172 }
2173 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2174
2175 #ifdef CONFIG_SMP
2176 /*
2177  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2178  * Note: The tables below are dependent on this value.
2179  */
2180 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2181 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2182 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2183
2184 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2185 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2186         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2187         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2188         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2189         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2190         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2191         0x85aac367, 0x82cd8698,
2192 };
2193
2194 /*
2195  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2196  * over-estimates when re-combining.
2197  */
2198 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2199             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2200          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2201         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2202 };
2203
2204 /*
2205  * Approximate:
2206  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2207  */
2208 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2209 {
2210         unsigned int local_n;
2211
2212         if (!n)
2213                 return val;
2214         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2215                 return 0;
2216
2217         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2218         local_n = n;
2219
2220         /*
2221          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2222          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
2223          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
2224          *
2225          * To achieve constant time decay_load.
2226          */
2227         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2228                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2229                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2230         }
2231
2232         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2233         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2234         return val >> 32;
2235 }
2236
2237 /*
2238  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2239  * average will be: \Sum 1024*y^n
2240  *
2241  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2242  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2243  */
2244 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2245 {
2246         u32 contrib = 0;
2247
2248         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2249                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2250         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2251                 return LOAD_AVG_MAX;
2252
2253         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2254         do {
2255                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2256                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2257
2258                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2259         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2260
2261         contrib = decay_load(contrib, n);
2262         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2263 }
2264
2265 /*
2266  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2267  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2268  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2269  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2270  *
2271  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2272  *      p0            p1           p2
2273  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2274  *
2275  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2276  *
2277  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2278  * following representation of historical load:
2279  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2280  *
2281  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2282  *   y^32 = 0.5
2283  *
2284  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2285  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2286  * (u_0).
2287  *
2288  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2289  * sum again by y is sufficient to update:
2290  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2291  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2292  */
2293 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2294                                                         struct sched_avg *sa,
2295                                                         int runnable)
2296 {
2297         u64 delta, periods;
2298         u32 runnable_contrib;
2299         int delta_w, decayed = 0;
2300
2301         delta = now - sa->last_runnable_update;
2302         /*
2303          * This should only happen when time goes backwards, which it
2304          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2305          */
2306         if ((s64)delta < 0) {
2307                 sa->last_runnable_update = now;
2308                 return 0;
2309         }
2310
2311         /*
2312          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2313          * approximation of 1us and fast to compute.
2314          */
2315         delta >>= 10;
2316         if (!delta)
2317                 return 0;
2318         sa->last_runnable_update = now;
2319
2320         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2321         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2322         if (delta + delta_w >= 1024) {
2323                 /* period roll-over */
2324                 decayed = 1;
2325
2326                 /*
2327                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2328                  * out how much from delta we need to complete the current
2329                  * period and accrue it.
2330                  */
2331                 delta_w = 1024 - delta_w;
2332                 if (runnable)
2333                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2334                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2335
2336                 delta -= delta_w;
2337
2338                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2339                 periods = delta / 1024;
2340                 delta %= 1024;
2341
2342                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2343                                                   periods + 1);
2344                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2345                                                      periods + 1);
2346
2347                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2348                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2349                 if (runnable)
2350                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2351                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2352         }
2353
2354         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2355         if (runnable)
2356                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2357         sa->runnable_avg_period += delta;
2358
2359         return decayed;
2360 }
2361
2362 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2363 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2364 {
2365         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2366         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2367
2368         decays -= se->avg.decay_count;
2369         if (!decays)
2370                 return 0;
2371
2372         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2373         se->avg.decay_count = 0;
2374
2375         return decays;
2376 }
2377
2378 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2379 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2380                                                  int force_update)
2381 {
2382         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2383         long tg_contrib;
2384
2385         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2386         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2387
2388         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2389                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2390                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2391         }
2392 }
2393
2394 /*
2395  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2396  * representation for computing load contributions.
2397  */
2398 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2399                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2400 {
2401         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2402         long contrib;
2403
2404         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2405         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2406                           sa->runnable_avg_period + 1);
2407         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2408
2409         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2410                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2411                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2412         }
2413 }
2414
2415 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2416 {
2417         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2418         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2419         int runnable_avg;
2420
2421         u64 contrib;
2422
2423         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2424         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2425                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2426
2427         /*
2428          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2429          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2430          * load as a task of equal weight.
2431          *
2432          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2433          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2434          * lower-bound on the true value.
2435          *
2436          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2437          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2438          * understating by the aggregate of their overlap.
2439          *
2440          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2441          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2442          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2443          *
2444          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2445          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2446          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2447          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2448          * our upper bound of 1-cpu.
2449          */
2450         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2451         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2452                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2453                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2454         }
2455 }
2456
2457 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2458 {
2459         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2460         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2461 }
2462 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2463 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2464                                                  int force_update) {}
2465 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2466                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2467 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2468 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2469 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2470
2471 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2472 {
2473         u32 contrib;
2474
2475         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2476         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2477         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2478         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2479 }
2480
2481 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2482 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2483 {
2484         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2485
2486         if (entity_is_task(se)) {
2487                 __update_task_entity_contrib(se);
2488         } else {
2489                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2490                 __update_group_entity_contrib(se);
2491         }
2492
2493         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2494 }
2495
2496 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2497                                                  long load_contrib)
2498 {
2499         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2500                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2501         else
2502                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2503 }
2504
2505 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2506
2507 /* Update a sched_entity's runnable average */
2508 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2509                                           int update_cfs_rq)
2510 {
2511         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2512         long contrib_delta;
2513         u64 now;
2514
2515         /*
2516          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2517          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2518          */
2519         if (entity_is_task(se))
2520                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2521         else
2522                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2523
2524         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2525                 return;
2526
2527         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2528
2529         if (!update_cfs_rq)
2530                 return;
2531
2532         if (se->on_rq)
2533                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2534         else
2535                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2536 }
2537
2538 /*
2539  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2540  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2541  */
2542 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2543 {
2544         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2545         u64 decays;
2546
2547         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2548         if (!decays && !force_update)
2549                 return;
2550
2551         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2552                 unsigned long removed_load;
2553                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2554                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2555         }
2556
2557         if (decays) {
2558                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2559                                                       decays);
2560                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2561                 cfs_rq->last_decay = now;
2562         }
2563
2564         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2565 }
2566
2567 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2568 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2569                                                   struct sched_entity *se,
2570                                                   int wakeup)
2571 {
2572         /*
2573          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2574          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2575          * accumulated while sleeping.
2576          *
2577          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2578          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2579          * constructed load_avg_contrib.
2580          */
2581         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2582                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2583                 if (se->avg.decay_count) {
2584                         /*
2585                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2586                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2587                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2588                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2589                          * approximate this using our carried decays, which are
2590                          * explicitly atomically readable.
2591                          */
2592                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2593                                                         << 20;
2594                         update_entity_load_avg(se, 0);
2595                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2596                         se->avg.decay_count = 0;
2597                 }
2598                 wakeup = 0;
2599         } else {
2600                 __synchronize_entity_decay(se);
2601         }
2602
2603         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2604         if (wakeup) {
2605                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2606                 update_entity_load_avg(se, 0);
2607         }
2608
2609         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2610         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2611         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2612 }
2613
2614 /*
2615  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2616  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2617  * blocked_load_avg.
2618  */
2619 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2620                                                   struct sched_entity *se,
2621                                                   int sleep)
2622 {
2623         update_entity_load_avg(se, 1);
2624         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2625         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2626
2627         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2628         if (sleep) {
2629                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2630                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2631         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2636  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2637  * be the only way to update the runnable statistic.
2638  */
2639 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2640 {
2641         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2642 }
2643
2644 /*
2645  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2646  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2647  * be the only way to update the runnable statistic.
2648  */
2649 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2650 {
2651         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2652 }
2653
2654 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2655
2656 #else /* CONFIG_SMP */
2657
2658 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2659                                           int update_cfs_rq) {}
2660 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2661 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2662                                            struct sched_entity *se,
2663                                            int wakeup) {}
2664 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2665                                            struct sched_entity *se,
2666                                            int sleep) {}
2667 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2668                                               int force_update) {}
2669
2670 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2671 {
2672         return 0;
2673 }
2674
2675 #endif /* CONFIG_SMP */
2676
2677 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2678 {
2679 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2680         struct task_struct *tsk = NULL;
2681
2682         if (entity_is_task(se))
2683                 tsk = task_of(se);
2684
2685         if (se->statistics.sleep_start) {
2686                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2687
2688                 if ((s64)delta < 0)
2689                         delta = 0;
2690
2691                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2692                         se->statistics.sleep_max = delta;
2693
2694                 se->statistics.sleep_start = 0;
2695                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2696
2697                 if (tsk) {
2698                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2699                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2700                 }
2701         }
2702         if (se->statistics.block_start) {
2703                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2704
2705                 if ((s64)delta < 0)
2706                         delta = 0;
2707
2708                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2709                         se->statistics.block_max = delta;
2710
2711                 se->statistics.block_start = 0;
2712                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2713
2714                 if (tsk) {
2715                         if (tsk->in_iowait) {
2716                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2717                                 se->statistics.iowait_count++;
2718                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2719                         }
2720
2721                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2722
2723                         /*
2724                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2725                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2726                          * amount of time that the task spent sleeping:
2727                          */
2728                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2729                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2730                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2731                                                 delta >> 20);
2732                         }
2733                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2734                 }
2735         }
2736 #endif
2737 }
2738
2739 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2740 {
2741 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2742         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2743
2744         if (d < 0)
2745                 d = -d;
2746
2747         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2748                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2749 #endif
2750 }
2751
2752 static void
2753 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2754 {
2755         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2756
2757         /*
2758          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2759          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2760          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2761          * stays open at the end.
2762          */
2763         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2764                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2765
2766         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2767         if (!initial) {
2768                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2769
2770                 /*
2771                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2772                  * for a gentler effect of sleepers:
2773                  */
2774                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2775                         thresh >>= 1;
2776
2777                 vruntime -= thresh;
2778         }
2779
2780         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2781         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2782 }
2783
2784 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2785
2786 static void
2787 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2788 {
2789         /*
2790          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2791          * through calling update_curr().
2792          */
2793         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2794                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2795
2796         /*
2797          * Update run-time statistics of the 'current'.
2798          */
2799         update_curr(cfs_rq);
2800         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2801         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2802         update_cfs_shares(cfs_rq);
2803
2804         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2805                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2806                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2807         }
2808
2809         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2810         check_spread(cfs_rq, se);
2811         if (se != cfs_rq->curr)
2812                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2813         se->on_rq = 1;
2814
2815         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2816                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2817                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2818         }
2819 }
2820
2821 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2822 {
2823         for_each_sched_entity(se) {
2824                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2825                 if (cfs_rq->last != se)
2826                         break;
2827
2828                 cfs_rq->last = NULL;
2829         }
2830 }
2831
2832 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2833 {
2834         for_each_sched_entity(se) {
2835                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2836                 if (cfs_rq->next != se)
2837                         break;
2838
2839                 cfs_rq->next = NULL;
2840         }
2841 }
2842
2843 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2844 {
2845         for_each_sched_entity(se) {
2846                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2847                 if (cfs_rq->skip != se)
2848                         break;
2849
2850                 cfs_rq->skip = NULL;
2851         }
2852 }
2853
2854 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2855 {
2856         if (cfs_rq->last == se)
2857                 __clear_buddies_last(se);
2858
2859         if (cfs_rq->next == se)
2860                 __clear_buddies_next(se);
2861
2862         if (cfs_rq->skip == se)
2863                 __clear_buddies_skip(se);
2864 }
2865
2866 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2867
2868 static void
2869 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2870 {
2871         /*
2872          * Update run-time statistics of the 'current'.
2873          */
2874         update_curr(cfs_rq);
2875         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2876
2877         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2878         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2879 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2880                 if (entity_is_task(se)) {
2881                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2882
2883                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2884                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2885                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2886                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2887                 }
2888 #endif
2889         }
2890
2891         clear_buddies(cfs_rq, se);
2892
2893         if (se != cfs_rq->curr)
2894                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2895         se->on_rq = 0;
2896         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2897
2898         /*
2899          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2900          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2901          * movement in our normalized position.
2902          */
2903         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2904                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2905
2906         /* return excess runtime on last dequeue */
2907         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2908
2909         update_min_vruntime(cfs_rq);
2910         update_cfs_shares(cfs_rq);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2915  */
2916 static void
2917 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2918 {
2919         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2920         struct sched_entity *se;
2921         s64 delta;
2922
2923         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2924         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2925         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2926                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2927                 /*
2928                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2929                  * re-elected due to buddy favours.
2930                  */
2931                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2932                 return;
2933         }
2934
2935         /*
2936          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2937          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2938          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2939          */
2940         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2941                 return;
2942
2943         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2944         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2945
2946         if (delta < 0)
2947                 return;
2948
2949         if (delta > ideal_runtime)
2950                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2951 }
2952
2953 static void
2954 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2955 {
2956         /* 'current' is not kept within the tree. */
2957         if (se->on_rq) {
2958                 /*
2959                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2960                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2961                  * runqueue.
2962                  */
2963                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2964                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2965         }
2966
2967         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2968         cfs_rq->curr = se;
2969 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2970         /*
2971          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2972          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2973          * when there are only lesser-weight tasks around):
2974          */
2975         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2976                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2977                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2978         }
2979 #endif
2980         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2981 }
2982
2983 static int
2984 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2985
2986 /*
2987  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2988  * 1) keep things fair between processes/task groups
2989  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2990  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2991  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2992  */
2993 static struct sched_entity *
2994 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2995 {
2996         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
2997         struct sched_entity *se;
2998
2999         /*
3000          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3001          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3002          */
3003         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3004                 left = curr;
3005
3006         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3007
3008         /*
3009          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3010          * be done without getting too unfair.
3011          */
3012         if (cfs_rq->skip == se) {
3013                 struct sched_entity *second;
3014
3015                 if (se == curr) {
3016                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3017                 } else {
3018                         second = __pick_next_entity(se);
3019                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3020                                 second = curr;
3021                 }
3022
3023                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3024                         se = second;
3025         }
3026
3027         /*
3028          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3029          */
3030         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3031                 se = cfs_rq->last;
3032
3033         /*
3034          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3035          */
3036         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3037                 se = cfs_rq->next;
3038
3039         clear_buddies(cfs_rq, se);
3040
3041         return se;
3042 }
3043
3044 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3045
3046 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3047 {
3048         /*
3049          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3050          * was not called and update_curr() has to be done:
3051          */
3052         if (prev->on_rq)
3053                 update_curr(cfs_rq);
3054
3055         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3056         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3057
3058         check_spread(cfs_rq, prev);
3059         if (prev->on_rq) {
3060                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3061                 /* Put 'current' back into the tree. */
3062                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3063                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3064                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3065         }
3066         cfs_rq->curr = NULL;
3067 }
3068
3069 static void
3070 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3071 {
3072         /*
3073          * Update run-time statistics of the 'current'.
3074          */
3075         update_curr(cfs_rq);
3076
3077         /*
3078          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3079          */
3080         update_entity_load_avg(curr, 1);
3081         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3082         update_cfs_shares(cfs_rq);
3083
3084 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3085         /*
3086          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3087          * validating it and just reschedule.
3088          */
3089         if (queued) {
3090                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
3091                 return;
3092         }
3093         /*
3094          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3095          */
3096         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3097                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3098                 return;
3099 #endif
3100
3101         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3102                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3103 }
3104
3105
3106 /**************************************************
3107  * CFS bandwidth control machinery
3108  */
3109
3110 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3111
3112 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3113 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3114
3115 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3116 {
3117         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3118 }
3119
3120 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3121 {
3122         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3123 }
3124
3125 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3126 {
3127         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3128 }
3129 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3130 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3131 {
3132         return true;
3133 }
3134
3135 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3136 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3137 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3138
3139 /*
3140  * default period for cfs group bandwidth.
3141  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3142  */
3143 static inline u64 default_cfs_period(void)
3144 {
3145         return 100000000ULL;
3146 }
3147
3148 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3149 {
3150         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3151 }
3152
3153 /*
3154  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3155  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3156  * additional synchronization around rq->lock.
3157  *
3158  * requires cfs_b->lock
3159  */
3160 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3161 {
3162         u64 now;
3163
3164         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3165                 return;
3166
3167         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3168         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3169         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3170 }
3171
3172 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3173 {
3174         return &tg->cfs_bandwidth;
3175 }
3176
3177 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3178 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3179 {
3180         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3181                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3182
3183         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3184 }
3185
3186 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3187 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3188 {
3189         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3190         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3191         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3192
3193         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3194         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3195
3196         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3197         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3198                 amount = min_amount;
3199         else {
3200                 /*
3201                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3202                  * period must have elapsed since the last consumption.
3203                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3204                  * active.
3205                  */
3206                 if (!cfs_b->timer_active) {
3207                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3208                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3209                 }
3210
3211                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3212                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3213                         cfs_b->runtime -= amount;
3214                         cfs_b->idle = 0;
3215                 }
3216         }
3217         expires = cfs_b->runtime_expires;
3218         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3219
3220         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3221         /*
3222          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3223          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3224          * issued.
3225          */
3226         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3227                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3228
3229         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3230 }
3231
3232 /*
3233  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3234  * fact that rq->clock snapshots this value.
3235  */
3236 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3237 {
3238         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3239
3240         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3241         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3242                 return;
3243
3244         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3245                 return;
3246
3247         /*
3248          * If the local deadline has passed we have to consider the
3249          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3250          * has not truly expired.
3251          *
3252          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3253          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3254          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3255          * exact equality, so a partial write will still work.
3256          */
3257
3258         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3259                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3260                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3261         } else {
3262                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3263                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3264         }
3265 }
3266
3267 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3268 {
3269         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3270         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3271         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3272
3273         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3274                 return;
3275
3276         /*
3277          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3278          * hierarchy can be throttled
3279          */
3280         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3281                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
3282 }
3283
3284 static __always_inline
3285 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3286 {
3287         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3288                 return;
3289
3290         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3291 }
3292
3293 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3294 {
3295         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3296 }
3297
3298 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3299 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3300 {
3301         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3302 }
3303
3304 /*
3305  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3306  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3307  * load-balance operations.
3308  */
3309 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3310                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3311 {
3312         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3313
3314         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3315         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3316
3317         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3318                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3319 }
3320
3321 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3322 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3323 {
3324         struct rq *rq = data;
3325         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3326
3327         cfs_rq->throttle_count--;
3328 #ifdef CONFIG_SMP
3329         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3330                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3331                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3332                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3333         }
3334 #endif
3335
3336         return 0;
3337 }
3338
3339 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3340 {
3341         struct rq *rq = data;
3342         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3343
3344         /* group is entering throttled state, stop time */
3345         if (!cfs_rq->throttle_count)
3346                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3347         cfs_rq->throttle_count++;
3348
3349         return 0;
3350 }
3351
3352 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3353 {
3354         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3355         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3356         struct sched_entity *se;
3357         long task_delta, dequeue = 1;
3358
3359         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3360
3361         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3362         rcu_read_lock();
3363         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3364         rcu_read_unlock();
3365
3366         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3367         for_each_sched_entity(se) {
3368                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3369                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3370                 if (!se->on_rq)
3371                         break;
3372
3373                 if (dequeue)
3374                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3375                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3376
3377                 if (qcfs_rq->load.weight)
3378                         dequeue = 0;
3379         }
3380
3381         if (!se)
3382                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3383
3384         cfs_rq->throttled = 1;
3385         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3386         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3387         /*
3388          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3389          * distribute_cfs_runtime will not see us
3390          */
3391         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3392         if (!cfs_b->timer_active)
3393                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3394         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3395 }
3396
3397 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3398 {
3399         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3400         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3401         struct sched_entity *se;
3402         int enqueue = 1;
3403         long task_delta;
3404
3405         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3406
3407         cfs_rq->throttled = 0;
3408
3409         update_rq_clock(rq);
3410
3411         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3412         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3413         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3414         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3415
3416         /* update hierarchical throttle state */
3417         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3418
3419         if (!cfs_rq->load.weight)
3420                 return;
3421
3422         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3423         for_each_sched_entity(se) {
3424                 if (se->on_rq)
3425                         enqueue = 0;
3426
3427                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3428                 if (enqueue)
3429                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3430                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3431
3432                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3433                         break;
3434         }
3435
3436         if (!se)
3437                 add_nr_running(rq, task_delta);
3438
3439         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3440         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3441                 resched_task(rq->curr);
3442 }
3443
3444 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3445                 u64 remaining, u64 expires)
3446 {
3447         struct cfs_rq *cfs_rq;
3448         u64 runtime;
3449         u64 starting_runtime = remaining;
3450
3451         rcu_read_lock();
3452         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3453                                 throttled_list) {
3454                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3455
3456                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3457                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3458                         goto next;
3459
3460                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3461                 if (runtime > remaining)
3462                         runtime = remaining;
3463                 remaining -= runtime;
3464
3465                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3466                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3467
3468                 /* we check whether we're throttled above */
3469                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3470                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3471
3472 next:
3473                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3474
3475                 if (!remaining)
3476                         break;
3477         }
3478         rcu_read_unlock();
3479
3480         return starting_runtime - remaining;
3481 }
3482
3483 /*
3484  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3485  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3486  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3487  * used to track this state.
3488  */
3489 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3490 {
3491         u64 runtime, runtime_expires;
3492         int throttled;
3493
3494         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3495         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3496                 goto out_deactivate;
3497
3498         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3499         cfs_b->nr_periods += overrun;
3500
3501         /*
3502          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3503          * we're going inactive then everything else can be deferred
3504          */
3505         if (cfs_b->idle && !throttled)
3506                 goto out_deactivate;
3507
3508         /*
3509          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3510          * status as actually running, so that other cpus doing
3511          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3512          */
3513         cfs_b->timer_active = 1;
3514
3515         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3516
3517         if (!throttled) {
3518                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3519                 cfs_b->idle = 1;
3520                 return 0;
3521         }
3522
3523         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3524         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3525
3526         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3527
3528         /*
3529          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3530          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3531          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3532          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3533          * only by limited amounts in that extreme case.
3534          */
3535         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3536                 runtime = cfs_b->runtime;
3537                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3538                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3539                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3540                                                  runtime_expires);
3541                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3542
3543                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3544
3545                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3546         }
3547
3548         /*
3549          * While we are ensured activity in the period following an
3550          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3551          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3552          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3553          */
3554         cfs_b->idle = 0;
3555
3556         return 0;
3557
3558 out_deactivate:
3559         cfs_b->timer_active = 0;
3560         return 1;
3561 }
3562
3563 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3564 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3565 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3566 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3567 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3568 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3569
3570 /*
3571  * Are we near the end of the current quota period?
3572  *
3573  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3574  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3575  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3576  */
3577 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3578 {
3579         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3580         u64 remaining;
3581
3582         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3583         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3584                 return 1;
3585
3586         /* is a quota refresh about to occur? */
3587         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3588         if (remaining < min_expire)
3589                 return 1;
3590
3591         return 0;
3592 }
3593
3594 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3595 {
3596         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3597
3598         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3599         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3600                 return;
3601
3602         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3603                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3604 }
3605
3606 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3607 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3608 {
3609         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3610         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3611
3612         if (slack_runtime <= 0)
3613                 return;
3614
3615         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3616         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3617             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3618                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3619
3620                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3621                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3622                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3623                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3624         }
3625         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3626
3627         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3628         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3629 }
3630
3631 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3632 {
3633         if (!cfs_bandwidth_used())
3634                 return;
3635
3636         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3637                 return;
3638
3639         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3640 }
3641
3642 /*
3643  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3644  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3645  */
3646 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3647 {
3648         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3649         u64 expires;
3650
3651         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3652         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3653         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3654                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3655                 return;
3656         }
3657
3658         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3659                 runtime = cfs_b->runtime;
3660
3661         expires = cfs_b->runtime_expires;
3662         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3663
3664         if (!runtime)
3665                 return;
3666
3667         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3668
3669         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3670         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3671                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3672         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3673 }
3674
3675 /*
3676  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3677  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3678  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3679  */
3680 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3681 {
3682         if (!cfs_bandwidth_used())
3683                 return;
3684
3685         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3686         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3687                 return;
3688
3689         /* ensure the group is not already throttled */
3690         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3691                 return;
3692
3693         /* update runtime allocation */
3694         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3695         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3696                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3697 }
3698
3699 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3700 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3701 {
3702         if (!cfs_bandwidth_used())
3703                 return false;
3704
3705         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3706                 return false;
3707
3708         /*
3709          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3710          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3711          */
3712         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3713                 return true;
3714
3715         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3716         return true;
3717 }
3718
3719 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3720 {
3721         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3722                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3723         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3724
3725         return HRTIMER_NORESTART;
3726 }
3727
3728 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3729 {
3730         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3731                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3732         ktime_t now;
3733         int overrun;
3734         int idle = 0;
3735
3736         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3737         for (;;) {
3738                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3739                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3740
3741                 if (!overrun)
3742                         break;
3743
3744                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3745         }
3746         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3747
3748         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3749 }
3750
3751 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3752 {
3753         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3754         cfs_b->runtime = 0;
3755         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3756         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3757
3758         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3759         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3760         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3761         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3762         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3763 }
3764
3765 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3766 {
3767         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3768         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3769 }
3770
3771 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3772 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
3773 {
3774         /*
3775          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3776          * period or because we're racing with the tear-down path
3777          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3778          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3779          */
3780         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3781                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3782                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3783                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3784                 cpu_relax();
3785                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3786                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3787                 if (!force && cfs_b->timer_active)
3788                         return;
3789         }
3790
3791         cfs_b->timer_active = 1;
3792         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3793 }
3794
3795 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3796 {
3797         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3798         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3799 }
3800
3801 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3802 {
3803         struct cfs_rq *cfs_rq;
3804
3805         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3806                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3807
3808                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3809                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3810                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3811         }
3812 }
3813
3814 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3815 {
3816         struct cfs_rq *cfs_rq;
3817
3818         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3819                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3820                         continue;
3821
3822                 /*
3823                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3824                  * there's some valid quota amount
3825                  */
3826                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3827                 /*
3828                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3829                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3830                  */
3831                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3832
3833                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3834                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3835         }
3836 }
3837
3838 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3839 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3840 {
3841         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3842 }
3843
3844 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3845 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
3846 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3847 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3848
3849 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3850 {
3851         return 0;
3852 }
3853
3854 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3855 {
3856         return 0;
3857 }
3858
3859 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3860                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3861 {
3862         return 0;
3863 }
3864
3865 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3866
3867 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3868 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3869 #endif
3870
3871 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3872 {
3873         return NULL;
3874 }
3875 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3876 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
3877 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3878
3879 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3880
3881 /**************************************************
3882  * CFS operations on tasks:
3883  */
3884
3885 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3886 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3887 {
3888         struct sched_entity *se = &p->se;
3889         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3890
3891         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3892
3893         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3894                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3895                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3896                 s64 delta = slice - ran;
3897
3898                 if (delta < 0) {
3899                         if (rq->curr == p)
3900                                 resched_task(p);
3901                         return;
3902                 }
3903
3904                 /*
3905                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
3906                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
3907                  */
3908                 if (rq->curr != p)
3909                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
3910
3911                 hrtick_start(rq, delta);
3912         }
3913 }
3914
3915 /*
3916  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3917  * current task is from our class and nr_running is low enough
3918  * to matter.
3919  */
3920 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3921 {
3922         struct task_struct *curr = rq->curr;
3923
3924         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3925                 return;
3926
3927         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3928                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3929 }
3930 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3931 static inline void
3932 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3933 {
3934 }
3935
3936 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3937 {
3938 }
3939 #endif
3940
3941 /*
3942  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3943  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3944  * then put the task into the rbtree:
3945  */
3946 static void
3947 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3948 {
3949         struct cfs_rq *cfs_rq;
3950         struct sched_entity *se = &p->se;
3951
3952         for_each_sched_entity(se) {
3953                 if (se->on_rq)
3954                         break;
3955                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3956                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3957
3958                 /*
3959                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3960                  *
3961                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3962                  * post the final h_nr_running increment below.
3963                 */
3964                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3965                         break;
3966                 cfs_rq->h_nr_running++;
3967
3968                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3969         }
3970
3971         for_each_sched_entity(se) {
3972                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3973                 cfs_rq->h_nr_running++;
3974
3975                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3976                         break;
3977
3978                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3979                 update_entity_load_avg(se, 1);
3980         }
3981
3982         if (!se) {
3983                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3984                 add_nr_running(rq, 1);
3985         }
3986         hrtick_update(rq);
3987 }
3988
3989 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3990
3991 /*
3992  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3993  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3994  * update the fair scheduling stats:
3995  */
3996 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3997 {
3998         struct cfs_rq *cfs_rq;
3999         struct sched_entity *se = &p->se;
4000         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4001
4002         for_each_sched_entity(se) {
4003                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4004                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4005
4006                 /*
4007                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4008                  *
4009                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4010                  * post the final h_nr_running decrement below.
4011                 */
4012                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4013                         break;
4014                 cfs_rq->h_nr_running--;
4015
4016                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4017                 if (cfs_rq->load.weight) {
4018                         /*
4019                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4020                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4021                          */
4022                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4023                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4024
4025                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4026                         se = parent_entity(se);
4027                         break;
4028                 }
4029                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4030         }
4031
4032         for_each_sched_entity(se) {
4033                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4034                 cfs_rq->h_nr_running--;
4035
4036                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4037                         break;
4038
4039                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4040                 update_entity_load_avg(se, 1);
4041         }
4042
4043         if (!se) {
4044                 sub_nr_running(rq, 1);
4045                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4046         }
4047         hrtick_update(rq);
4048 }
4049
4050 #ifdef CONFIG_SMP
4051 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4052 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4053 {
4054         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4055 }
4056
4057 /*
4058  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4059  * according to the scheduling class and "nice" value.
4060  *
4061  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4062  * balance conservatively.
4063  */
4064 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4065 {
4066         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4067         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4068
4069         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4070                 return total;
4071
4072         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4073 }
4074
4075 /*
4076  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4077  * according to the scheduling class and "nice" value.
4078  */
4079 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4080 {
4081         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4082         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4083
4084         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4085                 return total;
4086
4087         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4088 }
4089
4090 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4091 {
4092         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4093 }
4094
4095 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4096 {
4097         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4098         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
4099         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4100
4101         if (nr_running)
4102                 return load_avg / nr_running;
4103
4104         return 0;
4105 }
4106
4107 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4108 {
4109         /*
4110          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4111          * about the boundary, really active task won't care
4112          * about the loss.
4113          */
4114         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4115                 current->wakee_flips >>= 1;
4116                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4117         }
4118
4119         if (current->last_wakee != p) {
4120                 current->last_wakee = p;
4121                 current->wakee_flips++;
4122         }
4123 }
4124
4125 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4126 {
4127         struct sched_entity *se = &p->se;
4128         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4129         u64 min_vruntime;
4130
4131 #ifndef CONFIG_64BIT
4132         u64 min_vruntime_copy;
4133
4134         do {
4135                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4136                 smp_rmb();
4137                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4138         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4139 #else
4140         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4141 #endif
4142
4143         se->vruntime -= min_vruntime;
4144         record_wakee(p);
4145 }
4146
4147 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4148 /*
4149  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4150  *
4151  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4152  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4153  * can calculate the shift in shares.
4154  *
4155  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4156  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4157  * total group weight.
4158  *
4159  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4160  * distribution (s_i) using:
4161  *
4162  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4163  *
4164  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4165  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4166  * shares distribution (s_i):
4167  *
4168  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4169  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4170  *
4171  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4172  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4173  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4174  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4175  *
4176  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4177  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4178  *
4179  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4180  *
4181  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4182  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4183  * weight and shares distributions like:
4184  *
4185  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4186  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4187  *
4188  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4189  *
4190  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4191  *
4192  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4193  *
4194  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4195  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4196  * 4/7) times the weight of the group.
4197  */
4198 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4199 {
4200         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4201
4202         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4203                 return wl;
4204
4205         for_each_sched_entity(se) {
4206                 long w, W;
4207
4208                 tg = se->my_q->tg;
4209
4210                 /*
4211                  * W = @wg + \Sum rw_j
4212                  */
4213                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4214
4215                 /*
4216                  * w = rw_i + @wl
4217                  */
4218                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4219
4220                 /*
4221                  * wl = S * s'_i; see (2)
4222                  */
4223                 if (W > 0 && w < W)
4224                         wl = (w * tg->shares) / W;
4225                 else
4226                         wl = tg->shares;
4227
4228                 /*
4229                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4230                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4231                  * calc_cfs_shares().
4232                  */
4233                 if (wl < MIN_SHARES)
4234                         wl = MIN_SHARES;
4235
4236                 /*
4237                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4238                  */
4239                 wl -= se->load.weight;
4240
4241                 /*
4242                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4243                  * the final effective load change on the root group. Since
4244                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4245                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4246                  * resulting from this level per the above.
4247                  */
4248                 wg = 0;
4249         }
4250
4251         return wl;
4252 }
4253 #else
4254
4255 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4256 {
4257         return wl;
4258 }
4259
4260 #endif
4261
4262 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4263 {
4264         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4265
4266         /*
4267          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4268          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4269          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4270          */
4271         if (p->wakee_flips > factor) {
4272                 /*
4273                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4274                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4275                  * it alone.
4276                  */
4277                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4278                         return 1;
4279         }
4280
4281         return 0;
4282 }
4283
4284 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4285 {
4286         s64 this_load, load;
4287         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4288         unsigned long tl_per_task;
4289         struct task_group *tg;
4290         unsigned long weight;
4291         int balanced;
4292
4293         /*
4294          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4295          * ourselves around too much.
4296          */
4297         if (wake_wide(p))
4298                 return 0;
4299
4300         idx       = sd->wake_idx;
4301         this_cpu  = smp_processor_id();
4302         prev_cpu  = task_cpu(p);
4303         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4304         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4305
4306         /*
4307          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4308          * effect of the currently running task from the load
4309          * of the current CPU:
4310          */
4311         if (sync) {
4312                 tg = task_group(current);
4313                 weight = current->se.load.weight;
4314
4315                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4316                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4317         }
4318
4319         tg = task_group(p);
4320         weight = p->se.load.weight;
4321
4322         /*
4323          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4324          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4325          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4326          * about that, so that's good too.
4327          *
4328          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4329          * task to be woken on this_cpu.
4330          */
4331         if (this_load > 0) {
4332                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4333
4334                 this_eff_load = 100;
4335                 this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4336                 this_eff_load *= this_load +
4337                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4338
4339                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4340                 prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4341                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4342
4343                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4344         } else
4345                 balanced = true;
4346
4347         /*
4348          * If the currently running task will sleep within
4349          * a reasonable amount of time then attract this newly
4350          * woken task:
4351          */
4352         if (sync && balanced)
4353                 return 1;
4354
4355         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4356         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
4357
4358         if (balanced ||
4359             (this_load <= load &&
4360              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
4361                 /*
4362                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
4363                  * p is cache cold in this domain, and
4364                  * there is no bad imbalance.
4365                  */
4366                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4367                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4368
4369                 return 1;
4370         }
4371         return 0;
4372 }
4373
4374 /*
4375  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4376  * domain.
4377  */
4378 static struct sched_group *
4379 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4380                   int this_cpu, int sd_flag)
4381 {
4382         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4383         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4384         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4385         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4386
4387         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4388                 load_idx = sd->wake_idx;
4389
4390         do {
4391                 unsigned long load, avg_load;
4392                 int local_group;
4393                 int i;
4394
4395                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4396                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4397                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4398                         continue;
4399
4400                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4401                                                sched_group_cpus(group));
4402
4403                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4404                 avg_load = 0;
4405
4406                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4407                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4408                         if (local_group)
4409                                 load = source_load(i, load_idx);
4410                         else
4411                                 load = target_load(i, load_idx);
4412
4413                         avg_load += load;
4414                 }
4415
4416                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4417                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4418
4419                 if (local_group) {
4420                         this_load = avg_load;
4421                 } else if (avg_load < min_load) {
4422                         min_load = avg_load;
4423                         idlest = group;
4424                 }
4425         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4426
4427         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4428                 return NULL;
4429         return idlest;
4430 }
4431
4432 /*
4433  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4434  */
4435 static int
4436 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4437 {
4438         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4439         int idlest = -1;
4440         int i;
4441
4442         /* Traverse only the allowed CPUs */
4443         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4444                 load = weighted_cpuload(i);
4445
4446                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4447                         min_load = load;
4448                         idlest = i;
4449                 }
4450         }
4451
4452         return idlest;
4453 }
4454
4455 /*
4456  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4457  */
4458 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4459 {
4460         struct sched_domain *sd;
4461         struct sched_group *sg;
4462         int i = task_cpu(p);
4463
4464         if (idle_cpu(target))
4465                 return target;
4466
4467         /*
4468          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4469          */
4470         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4471                 return i;
4472
4473         /*
4474          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4475          */
4476         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4477         for_each_lower_domain(sd) {
4478                 sg = sd->groups;
4479                 do {
4480                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4481                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4482                                 goto next;
4483
4484                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4485                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4486                                         goto next;
4487                         }
4488
4489                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4490                                         tsk_cpus_allowed(p));
4491                         goto done;
4492 next:
4493                         sg = sg->next;
4494                 } while (sg != sd->groups);
4495         }
4496 done:
4497         return target;
4498 }
4499
4500 /*
4501  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4502  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4503  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4504  *
4505  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4506  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4507  *
4508  * Returns the target cpu number.
4509  *
4510  * preempt must be disabled.
4511  */
4512 static int
4513 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4514 {
4515         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4516         int cpu = smp_processor_id();
4517         int new_cpu = cpu;
4518         int want_affine = 0;
4519         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4520
4521         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4522                 return prev_cpu;
4523
4524         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4525                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
4526                         want_affine = 1;
4527                 new_cpu = prev_cpu;
4528         }
4529
4530         rcu_read_lock();
4531         for_each_domain(cpu, tmp) {
4532                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4533                         continue;
4534
4535                 /*
4536                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4537                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4538                  */
4539                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4540                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4541                         affine_sd = tmp;
4542                         break;
4543                 }
4544
4545                 if (tmp->flags & sd_flag)
4546                         sd = tmp;
4547         }
4548
4549         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4550                 prev_cpu = cpu;
4551
4552         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4553                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4554                 goto unlock;
4555         }
4556
4557         while (sd) {
4558                 struct sched_group *group;
4559                 int weight;
4560
4561                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4562                         sd = sd->child;
4563                         continue;
4564                 }
4565
4566                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4567                 if (!group) {
4568                         sd = sd->child;
4569                         continue;
4570                 }
4571
4572                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4573                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4574                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4575                         sd = sd->child;
4576                         continue;
4577                 }
4578
4579                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4580                 cpu = new_cpu;
4581                 weight = sd->span_weight;
4582                 sd = NULL;
4583                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4584                         if (weight <= tmp->span_weight)
4585                                 break;
4586                         if (tmp->flags & sd_flag)
4587                                 sd = tmp;
4588                 }
4589                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4590         }
4591 unlock:
4592         rcu_read_unlock();
4593
4594         return new_cpu;
4595 }
4596
4597 /*
4598  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4599  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4600  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4601  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4602  */
4603 static void
4604 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4605 {
4606         struct sched_entity *se = &p->se;
4607         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4608
4609         /*
4610          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4611          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4612          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4613          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4614          */
4615         if (se->avg.decay_count) {
4616                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4617                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4618                                                 &cfs_rq->removed_load);
4619         }
4620
4621         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4622         se->exec_start = 0;
4623 }
4624 #endif /* CONFIG_SMP */
4625
4626 static unsigned long
4627 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4628 {
4629         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4630
4631         /*
4632          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4633          * to virtual-time in his units.
4634          *
4635          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4636          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4637          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4638          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4639          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4640          *
4641          * This is especially important for buddies when the leftmost
4642          * task is higher priority than the buddy.
4643          */
4644         return calc_delta_fair(gran, se);
4645 }
4646
4647 /*
4648  * Should 'se' preempt 'curr'.
4649  *
4650  *             |s1
4651  *        |s2
4652  *   |s3
4653  *         g
4654  *      |<--->|c
4655  *
4656  *  w(c, s1) = -1
4657  *  w(c, s2) =  0
4658  *  w(c, s3) =  1
4659  *
4660  */
4661 static int
4662 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4663 {
4664         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4665
4666         if (vdiff <= 0)
4667                 return -1;
4668
4669         gran = wakeup_gran(curr, se);
4670         if (vdiff > gran)
4671                 return 1;
4672
4673         return 0;
4674 }
4675
4676 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4677 {
4678         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4679                 return;
4680
4681         for_each_sched_entity(se)
4682                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4683 }
4684
4685 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4686 {
4687         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4688                 return;
4689
4690         for_each_sched_entity(se)
4691                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4692 }
4693
4694 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4695 {
4696         for_each_sched_entity(se)
4697                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4698 }
4699
4700 /*
4701  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4702  */
4703 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4704 {
4705         struct task_struct *curr = rq->curr;
4706         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4707         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4708         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4709         int next_buddy_marked = 0;
4710
4711         if (unlikely(se == pse))
4712                 return;
4713
4714         /*
4715          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
4716          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4717          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4718          * next-buddy nomination below.
4719          */
4720         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4721                 return;
4722
4723         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4724                 set_next_buddy(pse);
4725                 next_buddy_marked = 1;
4726         }
4727
4728         /*
4729          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4730          * wake up path.
4731          *
4732          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4733          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4734          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4735          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4736          * below.
4737          */
4738         if (test_tsk_need_resched(curr))
4739                 return;
4740
4741         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4742         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4743             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4744                 goto preempt;
4745
4746         /*
4747          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4748          * is driven by the tick):
4749          */
4750         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4751                 return;
4752
4753         find_matching_se(&se, &pse);
4754         update_curr(cfs_rq_of(se));
4755         BUG_ON(!pse);
4756         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4757                 /*
4758                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4759                  * triggering this preemption.
4760                  */
4761                 if (!next_buddy_marked)
4762                         set_next_buddy(pse);
4763                 goto preempt;
4764         }
4765
4766         return;
4767
4768 preempt:
4769         resched_task(curr);
4770         /*
4771          * Only set the backward buddy when the current task is still
4772          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4773          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4774          * point, either of which can * drop the rq lock.
4775          *
4776          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4777          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4778          */
4779         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4780                 return;
4781
4782         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4783                 set_last_buddy(se);
4784 }
4785
4786 static struct task_struct *
4787 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4788 {
4789         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4790         struct sched_entity *se;
4791         struct task_struct *p;
4792         int new_tasks;
4793
4794 again:
4795 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4796         if (!cfs_rq->nr_running)
4797                 goto idle;
4798
4799         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
4800                 goto simple;
4801
4802         /*
4803          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
4804          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
4805          *
4806          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
4807          * hierarchy, only change the part that actually changes.
4808          */
4809
4810         do {
4811                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4812
4813                 /*
4814                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
4815                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
4816                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
4817                  * forget we've ever seen it.
4818                  */
4819                 if (curr && curr->on_rq)
4820                         update_curr(cfs_rq);
4821                 else
4822                         curr = NULL;
4823
4824                 /*
4825                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
4826                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
4827                  * nr_running test will indeed be correct.
4828                  */
4829                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
4830                         goto simple;
4831
4832                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
4833                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4834         } while (cfs_rq);
4835
4836         p = task_of(se);
4837
4838         /*
4839          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
4840          * is a different task than we started out with, try and touch the
4841          * least amount of cfs_rqs.
4842          */
4843         if (prev != p) {
4844                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
4845
4846                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
4847                         int se_depth = se->depth;
4848                         int pse_depth = pse->depth;
4849
4850                         if (se_depth <= pse_depth) {
4851                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
4852                                 pse = parent_entity(pse);
4853                         }
4854                         if (se_depth >= pse_depth) {
4855                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
4856                                 se = parent_entity(se);
4857                         }
4858                 }
4859
4860                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
4861                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4862         }
4863
4864         if (hrtick_enabled(rq))
4865                 hrtick_start_fair(rq, p);
4866
4867         return p;
4868 simple:
4869         cfs_rq = &rq->cfs;
4870 #endif
4871
4872         if (!cfs_rq->nr_running)
4873                 goto idle;
4874
4875         put_prev_task(rq, prev);
4876
4877         do {
4878                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
4879                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4880                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4881         } while (cfs_rq);
4882
4883         p = task_of(se);
4884
4885         if (hrtick_enabled(rq))
4886                 hrtick_start_fair(rq, p);
4887
4888         return p;
4889
4890 idle:
4891         new_tasks = idle_balance(rq);
4892         /*
4893          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
4894          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
4895          * must re-start the pick_next_entity() loop.
4896          */
4897         if (new_tasks < 0)
4898                 return RETRY_TASK;
4899
4900         if (new_tasks > 0)
4901                 goto again;
4902
4903         return NULL;
4904 }
4905
4906 /*
4907  * Account for a descheduled task:
4908  */
4909 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4910 {
4911         struct sched_entity *se = &prev->se;
4912         struct cfs_rq *cfs_rq;
4913
4914         for_each_sched_entity(se) {
4915                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4916                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4917         }
4918 }
4919
4920 /*
4921  * sched_yield() is very simple
4922  *
4923  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4924  */
4925 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4926 {
4927         struct task_struct *curr = rq->curr;
4928         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4929         struct sched_entity *se = &curr->se;
4930
4931         /*
4932          * Are we the only task in the tree?
4933          */
4934         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4935                 return;
4936
4937         clear_buddies(cfs_rq, se);
4938
4939         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4940                 update_rq_clock(rq);
4941                 /*
4942                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4943                  */
4944                 update_curr(cfs_rq);
4945                 /*
4946                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4947                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4948                  * and double the fastpath cost.
4949                  */
4950                  rq->skip_clock_update = 1;
4951         }
4952
4953         set_skip_buddy(se);
4954 }
4955
4956 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4957 {
4958         struct sched_entity *se = &p->se;
4959
4960         /* throttled hierarchies are not runnable */
4961         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4962                 return false;
4963
4964         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4965         set_next_buddy(se);
4966
4967         yield_task_fair(rq);
4968
4969         return true;
4970 }
4971
4972 #ifdef CONFIG_SMP
4973 /**************************************************
4974  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4975  *
4976  * BASICS
4977  *
4978  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4979  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4980  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4981  *
4982  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4983  *
4984  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4985  * W_i,0 is defined as:
4986  *
4987  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4988  *
4989  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4990  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4991  *
4992  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4993  * weight:
4994  *
4995  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4996  *
4997  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
4998  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4999  * can also include other factors [XXX].
5000  *
5001  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5002  * directly from (1):
5003  *
5004  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5005  *
5006  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5007  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5008  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5009  *
5010  * [XXX expand on:
5011  *     - infeasible weights;
5012  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5013  *
5014  *
5015  * SCHED DOMAINS
5016  *
5017  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5018  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5019  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5020  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5021  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5022  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5023  * the groups.
5024  *
5025  * This yields:
5026  *
5027  *     log_2 n     1     n
5028  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5029  *     i = 0      2^i   2^i
5030  *                               `- size of each group
5031  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5032  *         |         `- freq
5033  *         `- sum over all levels
5034  *
5035  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5036  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5037  *
5038  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5039  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5040  *
5041  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5042  *
5043  *             log_2 n     
5044  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5045  *             k = 0
5046  *
5047  * And you'll find that:
5048  *
5049  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5050  *
5051  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5052  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5053  * of:
5054  *
5055  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5056  *
5057  *
5058  * WORK CONSERVING
5059  *
5060  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5061  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5062  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5063  *
5064  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5065  * time.
5066  *
5067  * [XXX more?]
5068  *
5069  *
5070  * CGROUPS
5071  *
5072  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5073  *
5074  *                                s_k,i
5075  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5076  *                                 S_k
5077  *
5078  * Where
5079  *
5080  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5081  *
5082  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5083  *
5084  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5085  * property.
5086  *
5087  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5088  *      rewrite all of this once again.]
5089  */ 
5090
5091 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5092
5093 enum fbq_type { regular, remote, all };
5094
5095 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5096 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5097 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5098 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5099
5100 struct lb_env {
5101         struct sched_domain     *sd;
5102
5103         struct rq               *src_rq;
5104         int                     src_cpu;
5105
5106         int                     dst_cpu;
5107         struct rq               *dst_rq;
5108
5109         struct cpumask          *dst_grpmask;
5110         int                     new_dst_cpu;
5111         enum cpu_idle_type      idle;
5112         long                    imbalance;
5113         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5114         struct cpumask          *cpus;
5115
5116         unsigned int            flags;
5117
5118         unsigned int            loop;
5119         unsigned int            loop_break;
5120         unsigned int            loop_max;
5121
5122         enum fbq_type           fbq_type;
5123 };
5124
5125 /*
5126  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
5127  * Both runqueues must be locked.
5128  */
5129 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5130 {
5131         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5132         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5133         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
5134         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
5135 }
5136
5137 /*
5138  * Is this task likely cache-hot:
5139  */
5140 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5141 {
5142         s64 delta;
5143
5144         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5145                 return 0;
5146
5147         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5148                 return 0;
5149
5150         /*
5151          * Buddy candidates are cache hot:
5152          */
5153         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5154                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5155                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5156                 return 1;
5157
5158         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5159                 return 1;
5160         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5161                 return 0;
5162
5163         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5164
5165         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5166 }
5167
5168 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5169 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5170 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5171 {
5172         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5173         int src_nid, dst_nid;
5174
5175         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults_memory ||
5176             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5177                 return false;
5178         }
5179
5180         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5181         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5182
5183         if (src_nid == dst_nid)
5184                 return false;
5185
5186         if (numa_group) {
5187                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5188                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5189                         return false;
5190
5191                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5192                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5193                         return true;
5194
5195                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5196         }
5197
5198         /* Encourage migration to the preferred node. */
5199         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5200                 return true;
5201
5202         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5203 }
5204
5205
5206 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5207 {
5208         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5209         int src_nid, dst_nid;
5210
5211         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5212                 return false;
5213
5214         if (!p->numa_faults_memory || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5215                 return false;
5216
5217         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5218         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5219
5220         if (src_nid == dst_nid)
5221                 return false;
5222
5223         if (numa_group) {
5224                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5225                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5226                         return false;
5227
5228                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5229                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5230                         return true;
5231
5232                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5233         }
5234
5235         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5236         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5237                 return true;
5238
5239         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5240 }
5241
5242 #else
5243 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5244                                              struct lb_env *env)
5245 {
5246         return false;
5247 }
5248
5249 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5250                                              struct lb_env *env)
5251 {
5252         return false;
5253 }
5254 #endif
5255
5256 /*
5257  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5258  */
5259 static
5260 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5261 {
5262         int tsk_cache_hot = 0;
5263         /*
5264          * We do not migrate tasks that are:
5265          * 1) throttled_lb_pair, or
5266          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5267          * 3) running (obviously), or
5268          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5269          */
5270         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5271                 return 0;
5272
5273         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5274                 int cpu;
5275
5276                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5277
5278                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5279
5280                 /*
5281                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5282                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5283                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5284                  *
5285                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5286                  * one in current iteration.
5287                  */
5288                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5289                         return 0;
5290
5291                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5292                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5293                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5294                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5295                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5296                                 break;
5297                         }
5298                 }
5299
5300                 return 0;
5301         }
5302
5303         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5304         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5305
5306         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5307                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5308                 return 0;
5309         }
5310
5311         /*
5312          * Aggressive migration if:
5313          * 1) destination numa is preferred
5314          * 2) task is cache cold, or
5315          * 3) too many balance attempts have failed.
5316          */
5317         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5318         if (!tsk_cache_hot)
5319                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5320
5321         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
5322 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
5323                 if (tsk_cache_hot) {
5324                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5325                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5326                 }
5327 #endif
5328                 return 1;
5329         }
5330
5331         if (!tsk_cache_hot ||
5332                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5333
5334                 if (tsk_cache_hot) {
5335                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5336                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5337                 }
5338
5339                 return 1;
5340         }
5341
5342         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5343         return 0;
5344 }
5345
5346 /*
5347  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
5348  * part of active balancing operations within "domain".
5349  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
5350  *
5351  * Called with both runqueues locked.
5352  */
5353 static int move_one_task(struct lb_env *env)
5354 {
5355         struct task_struct *p, *n;
5356
5357         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5358                 if (!can_migrate_task(p, env))
5359                         continue;
5360
5361                 move_task(p, env);
5362                 /*
5363                  * Right now, this is only the second place move_task()
5364                  * is called, so we can safely collect move_task()
5365                  * stats here rather than inside move_task().
5366                  */
5367                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5368                 return 1;
5369         }
5370         return 0;
5371 }
5372
5373 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5374
5375 /*
5376  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
5377  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5378  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
5379  *
5380  * Called with both runqueues locked.
5381  */
5382 static int move_tasks(struct lb_env *env)
5383 {
5384         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5385         struct task_struct *p;
5386         unsigned long load;
5387         int pulled = 0;
5388
5389         if (env->imbalance <= 0)
5390                 return 0;
5391
5392         while (!list_empty(tasks)) {
5393                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5394
5395                 env->loop++;
5396                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5397                 if (env->loop > env->loop_max)
5398                         break;
5399
5400                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5401                 if (env->loop > env->loop_break) {
5402                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5403                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5404                         break;
5405                 }
5406
5407                 if (!can_migrate_task(p, env))
5408                         goto next;
5409
5410                 load = task_h_load(p);
5411
5412                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5413                         goto next;
5414
5415                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5416                         goto next;
5417
5418                 move_task(p, env);
5419                 pulled++;
5420                 env->imbalance -= load;
5421
5422 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5423                 /*
5424                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5425                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
5426                  * the critical section.
5427                  */
5428                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5429                         break;
5430 #endif
5431
5432                 /*
5433                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5434                  * weighted load.
5435                  */
5436                 if (env->imbalance <= 0)
5437                         break;
5438
5439                 continue;
5440 next:
5441                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5442         }
5443
5444         /*
5445          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
5446          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
5447          * inside move_task().
5448          */
5449         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
5450
5451         return pulled;
5452 }
5453
5454 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5455 /*
5456  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5457  */
5458 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5459 {
5460         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5461         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5462
5463         /* throttled entities do not contribute to load */
5464         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5465                 return;
5466
5467         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5468
5469         if (se) {
5470                 update_entity_load_avg(se, 1);
5471                 /*
5472                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5473                  * list removal.  This generally implies that all our children
5474                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5475                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5476                  * at enqueue.
5477                  *
5478                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5479                  */
5480                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5481                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5482         } else {
5483                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5484                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5485         }
5486 }
5487
5488 static void update_blocked_averages(int cpu)
5489 {
5490         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5491         struct cfs_rq *cfs_rq;
5492         unsigned long flags;
5493
5494         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5495         update_rq_clock(rq);
5496         /*
5497          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5498          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5499          */
5500         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5501                 /*
5502                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5503                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5504                  * groups does not result in continually extending hold time.
5505                  */
5506                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5507         }
5508
5509         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5510 }
5511
5512 /*
5513  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5514  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5515  * group is a fraction of its parents load.
5516  */
5517 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5518 {
5519         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5520         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5521         unsigned long now = jiffies;
5522         unsigned long load;
5523
5524         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5525                 return;
5526
5527         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5528         for_each_sched_entity(se) {
5529                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5530                 cfs_rq->h_load_next = se;
5531                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5532                         break;
5533         }
5534
5535         if (!se) {
5536                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5537                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5538         }
5539
5540         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5541                 load = cfs_rq->h_load;
5542                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5543                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5544                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5545                 cfs_rq->h_load = load;
5546                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5547         }
5548 }
5549
5550 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5551 {
5552         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5553
5554         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5555         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5556                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5557 }
5558 #else
5559 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5560 {
5561 }
5562
5563 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5564 {
5565         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5566 }
5567 #endif
5568
5569 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5570 /*
5571  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5572  */
5573 struct sg_lb_stats {
5574         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5575         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5576         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5577         unsigned long load_per_task;
5578         unsigned long group_capacity;
5579         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5580         unsigned int group_capacity_factor;
5581         unsigned int idle_cpus;
5582         unsigned int group_weight;
5583         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
5584         int group_has_free_capacity;
5585 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5586         unsigned int nr_numa_running;
5587         unsigned int nr_preferred_running;
5588 #endif
5589 };
5590
5591 /*
5592  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5593  *               during load balancing.
5594  */
5595 struct sd_lb_stats {
5596         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5597         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5598         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5599         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5600         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5601
5602         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5603         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5604 };
5605
5606 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5607 {
5608         /*
5609          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5610          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5611          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5612          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5613          */
5614         *sds = (struct sd_lb_stats){
5615                 .busiest = NULL,
5616                 .local = NULL,
5617                 .total_load = 0UL,
5618                 .total_capacity = 0UL,
5619                 .busiest_stat = {
5620                         .avg_load = 0UL,
5621                 },
5622         };
5623 }
5624
5625 /**
5626  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5627  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5628  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5629  *
5630  * Return: The load index.
5631  */
5632 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5633                                         enum cpu_idle_type idle)
5634 {
5635         int load_idx;
5636
5637         switch (idle) {
5638         case CPU_NOT_IDLE:
5639                 load_idx = sd->busy_idx;
5640                 break;
5641
5642         case CPU_NEWLY_IDLE:
5643                 load_idx = sd->newidle_idx;
5644                 break;
5645         default:
5646                 load_idx = sd->idle_idx;
5647                 break;
5648         }
5649
5650         return load_idx;
5651 }
5652
5653 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5654 {
5655         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5656 }
5657
5658 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5659 {
5660         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5661 }
5662
5663 static unsigned long default_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5664 {
5665         unsigned long weight = sd->span_weight;
5666         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5667
5668         smt_gain /= weight;
5669
5670         return smt_gain;
5671 }
5672
5673 unsigned long __weak arch_scale_smt_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5674 {
5675         return default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5676 }
5677
5678 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
5679 {
5680         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5681         u64 total, available, age_stamp, avg;
5682         s64 delta;
5683
5684         /*
5685          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5686          * we read them once before doing sanity checks on them.
5687          */
5688         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5689         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5690
5691         delta = rq_clock(rq) - age_stamp;
5692         if (unlikely(delta < 0))
5693                 delta = 0;
5694
5695         total = sched_avg_period() + delta;
5696
5697         if (unlikely(total < avg)) {
5698                 /* Ensures that capacity won't end up being negative */
5699                 available = 0;
5700         } else {
5701                 available = total - avg;
5702         }
5703
5704         if (unlikely((s64)total < SCHED_CAPACITY_SCALE))
5705                 total = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5706
5707         total >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5708
5709         return div_u64(available, total);
5710 }
5711
5712 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5713 {
5714         unsigned long weight = sd->span_weight;
5715         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5716         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5717
5718         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && weight > 1) {
5719                 if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5720                         capacity *= arch_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5721                 else
5722                         capacity *= default_scale_smt_capacity(sd, cpu);
5723
5724                 capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5725         }
5726
5727         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
5728
5729         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5730                 capacity *= arch_scale_freq_capacity(sd, cpu);
5731         else
5732                 capacity *= default_scale_capacity(sd, cpu);
5733
5734         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5735
5736         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
5737         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5738
5739         if (!capacity)
5740                 capacity = 1;
5741
5742         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
5743         sdg->sgc->capacity = capacity;
5744 }
5745
5746 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5747 {
5748         struct sched_domain *child = sd->child;
5749         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5750         unsigned long capacity, capacity_orig;
5751         unsigned long interval;
5752
5753         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5754         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5755         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
5756
5757         if (!child) {
5758                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
5759                 return;
5760         }
5761
5762         capacity_orig = capacity = 0;
5763
5764         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5765                 /*
5766                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5767                  * span the current group.
5768                  */
5769
5770                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5771                         struct sched_group_capacity *sgc;
5772                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5773
5774                         /*
5775                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
5776                          * gets here before we've attached the domains to the
5777                          * runqueues.
5778                          *
5779                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
5780                          * in update_cpu_capacity().
5781                          *
5782                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
5783                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5784                          *
5785                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
5786                          */
5787                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5788                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
5789                                 capacity += capacity_of(cpu);
5790                                 continue;
5791                         }
5792
5793                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
5794                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
5795                         capacity += sgc->capacity;
5796                 }
5797         } else  {
5798                 /*
5799                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5800                  * span the current group.
5801                  */ 
5802
5803                 group = child->groups;
5804                 do {
5805                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
5806                         capacity += group->sgc->capacity;
5807                         group = group->next;
5808                 } while (group != child->groups);
5809         }
5810
5811         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
5812         sdg->sgc->capacity = capacity;
5813 }
5814
5815 /*
5816  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5817  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5818  * which on its own isn't powerful enough.
5819  *
5820  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5821  */
5822 static inline int
5823 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5824 {
5825         /*
5826          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
5827          */
5828         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
5829                 return 0;
5830
5831         /*
5832          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
5833          */
5834         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
5835                 return 1;
5836
5837         return 0;
5838 }
5839
5840 /*
5841  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5842  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5843  *
5844  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5845  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5846  * Something like:
5847  *
5848  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5849  *              *     * * *
5850  *
5851  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5852  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5853  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5854  *
5855  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5856  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5857  * moving tasks due to affinity constraints.
5858  *
5859  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5860  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5861  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5862  * to create an effective group imbalance.
5863  *
5864  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5865  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5866  * subtle and fragile situation.
5867  */
5868
5869 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5870 {
5871         return group->sgc->imbalance;
5872 }
5873
5874 /*
5875  * Compute the group capacity factor.
5876  *
5877  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
5878  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5879  * and limit unit capacity with that.
5880  */
5881 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5882 {
5883         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
5884         unsigned int capacity, capacity_orig;
5885
5886         capacity = group->sgc->capacity;
5887         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
5888         cpus = group->group_weight;
5889
5890         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
5891         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
5892         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
5893
5894         capacity_factor = min_t(unsigned,
5895                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
5896         if (!capacity_factor)
5897                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
5898
5899         return capacity_factor;
5900 }
5901
5902 /**
5903  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5904  * @env: The load balancing environment.
5905  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5906  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5907  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5908  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5909  */
5910 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5911                         struct sched_group *group, int load_idx,
5912                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
5913                         bool *overload)
5914 {
5915         unsigned long load;
5916         int i;
5917
5918         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5919
5920         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5921                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5922
5923                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5924                 if (local_group)
5925                         load = target_load(i, load_idx);
5926                 else
5927                         load = source_load(i, load_idx);
5928
5929                 sgs->group_load += load;
5930                 sgs->sum_nr_running += rq->nr_running;
5931
5932                 if (rq->nr_running > 1)
5933                         *overload = true;
5934
5935 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5936                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
5937                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
5938 #endif
5939                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
5940                 if (idle_cpu(i))
5941                         sgs->idle_cpus++;
5942         }
5943
5944         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5945         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
5946         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
5947
5948         if (sgs->sum_nr_running)
5949                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
5950
5951         sgs->group_weight = group->group_weight;
5952
5953         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
5954         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
5955
5956         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
5957                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
5958 }
5959
5960 /**
5961  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
5962  * @env: The load balancing environment.
5963  * @sds: sched_domain statistics
5964  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
5965  * @sgs: sched_group statistics
5966  *
5967  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
5968  * busiest group.
5969  *
5970  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
5971  * busiest group. %false otherwise.
5972  */
5973 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
5974                                    struct sd_lb_stats *sds,
5975                                    struct sched_group *sg,
5976                                    struct sg_lb_stats *sgs)
5977 {
5978         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
5979                 return false;
5980
5981         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
5982                 return true;
5983
5984         if (sgs->group_imb)
5985                 return true;
5986
5987         /*
5988          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
5989          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
5990          * higher than ourself as busy.
5991          */
5992         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
5993             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
5994                 if (!sds->busiest)
5995                         return true;
5996
5997                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
5998                         return true;
5999         }
6000
6001         return false;
6002 }
6003
6004 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6005 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6006 {
6007         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6008                 return regular;
6009         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6010                 return remote;
6011         return all;
6012 }
6013
6014 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6015 {
6016         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6017                 return regular;
6018         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6019                 return remote;
6020         return all;
6021 }
6022 #else
6023 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6024 {
6025         return all;
6026 }
6027
6028 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6029 {
6030         return regular;
6031 }
6032 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6033
6034 /**
6035  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6036  * @env: The load balancing environment.
6037  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6038  */
6039 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6040 {
6041         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6042         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6043         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6044         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6045         bool overload = false;
6046
6047         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6048                 prefer_sibling = 1;
6049
6050         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6051
6052         do {
6053                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6054                 int local_group;
6055
6056                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6057                 if (local_group) {
6058                         sds->local = sg;
6059                         sgs = &sds->local_stat;
6060
6061                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6062                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6063                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6064                 }
6065
6066                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6067                                                 &overload);
6068
6069                 if (local_group)
6070                         goto next_group;
6071
6072                 /*
6073                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6074                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6075                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6076                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6077                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6078                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6079                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6080                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6081                  */
6082                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6083                     sds->local_stat.group_has_free_capacity)
6084                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6085
6086                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6087                         sds->busiest = sg;
6088                         sds->busiest_stat = *sgs;
6089                 }
6090
6091 next_group:
6092                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6093                 sds->total_load += sgs->group_load;
6094                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6095
6096                 sg = sg->next;
6097         } while (sg != env->sd->groups);
6098
6099         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6100                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6101
6102         if (!env->sd->parent) {
6103                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6104                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6105                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6106         }
6107
6108 }
6109
6110 /**
6111  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6112  *                      sched doman.
6113  *
6114  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6115  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6116  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6117  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6118  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6119  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6120  *
6121  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6122  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6123  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6124  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6125  * number.
6126  *
6127  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6128  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6129  *
6130  * @env: The load balancing environment.
6131  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6132  */
6133 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6134 {
6135         int busiest_cpu;
6136
6137         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6138                 return 0;
6139
6140         if (!sds->busiest)
6141                 return 0;
6142
6143         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6144         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6145                 return 0;
6146
6147         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6148                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6149                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6150
6151         return 1;
6152 }
6153
6154 /**
6155  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6156  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6157  *                      load balancing.
6158  * @env: The load balancing environment.
6159  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6160  */
6161 static inline
6162 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6163 {
6164         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6165         unsigned int imbn = 2;
6166         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6167         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6168
6169         local = &sds->local_stat;
6170         busiest = &sds->busiest_stat;
6171
6172         if (!local->sum_nr_running)
6173                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6174         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6175                 imbn = 1;
6176
6177         scaled_busy_load_per_task =
6178                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6179                 busiest->group_capacity;
6180
6181         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6182             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6183                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6184                 return;
6185         }
6186
6187         /*
6188          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6189          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6190          * moving them.
6191          */
6192
6193         capa_now += busiest->group_capacity *
6194                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6195         capa_now += local->group_capacity *
6196                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6197         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6198
6199         /* Amount of load we'd subtract */
6200         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6201                 capa_move += busiest->group_capacity *
6202                             min(busiest->load_per_task,
6203                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6204         }
6205
6206         /* Amount of load we'd add */
6207         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6208             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6209                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6210                       local->group_capacity;
6211         } else {
6212                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6213                       local->group_capacity;
6214         }
6215         capa_move += local->group_capacity *
6216                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6217         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6218
6219         /* Move if we gain throughput */
6220         if (capa_move > capa_now)
6221                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6222 }
6223
6224 /**
6225  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6226  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6227  * @env: load balance environment
6228  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6229  */
6230 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6231 {
6232         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6233         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6234
6235         local = &sds->local_stat;
6236         busiest = &sds->busiest_stat;
6237
6238         if (busiest->group_imb) {
6239                 /*
6240                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6241                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6242                  */
6243                 busiest->load_per_task =
6244                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6245         }
6246
6247         /*
6248          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6249          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6250          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6251          */
6252         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6253             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6254                 env->imbalance = 0;
6255                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6256         }
6257
6258         if (!busiest->group_imb) {
6259                 /*
6260                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
6261                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
6262                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
6263                  */
6264                 load_above_capacity =
6265                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6266
6267                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6268                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6269         }
6270
6271         /*
6272          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6273          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6274          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6275          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6276          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6277          * for the minimum possible imbalance.
6278          */
6279         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6280
6281         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6282         env->imbalance = min(
6283                 max_pull * busiest->group_capacity,
6284                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6285         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6286
6287         /*
6288          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6289          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6290          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6291          * moved
6292          */
6293         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6294                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6295 }
6296
6297 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6298
6299 /**
6300  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6301  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6302  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6303  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6304  * such a group exists.
6305  *
6306  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6307  * to restore balance.
6308  *
6309  * @env: The load balancing environment.
6310  *
6311  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6312  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6313  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6314  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6315  */
6316 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6317 {
6318         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6319         struct sd_lb_stats sds;
6320
6321         init_sd_lb_stats(&sds);
6322
6323         /*
6324          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6325          * this level.
6326          */
6327         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6328         local = &sds.local_stat;
6329         busiest = &sds.busiest_stat;
6330
6331         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6332             check_asym_packing(env, &sds))
6333                 return sds.busiest;
6334
6335         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6336         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6337                 goto out_balanced;
6338
6339         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6340                                                 / sds.total_capacity;
6341
6342         /*
6343          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6344          * work because they assume all things are equal, which typically
6345          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6346          */
6347         if (busiest->group_imb)
6348                 goto force_balance;
6349
6350         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6351         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6352             !busiest->group_has_free_capacity)
6353                 goto force_balance;
6354
6355         /*
6356          * If the local group is more busy than the selected busiest group
6357          * don't try and pull any tasks.
6358          */
6359         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6360                 goto out_balanced;
6361
6362         /*
6363          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6364          * average load.
6365          */
6366         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6367                 goto out_balanced;
6368
6369         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6370                 /*
6371                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
6372                  * have more tasks than the number of available cpu's and
6373                  * there is no imbalance between this and busiest group
6374                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
6375                  */
6376                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
6377                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
6378                         goto out_balanced;
6379         } else {
6380                 /*
6381                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6382                  * imbalance_pct to be conservative.
6383                  */
6384                 if (100 * busiest->avg_load <=
6385                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6386                         goto out_balanced;
6387         }
6388
6389 force_balance:
6390         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6391         calculate_imbalance(env, &sds);
6392         return sds.busiest;
6393
6394 out_balanced:
6395         env->imbalance = 0;
6396         return NULL;
6397 }
6398
6399 /*
6400  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6401  */
6402 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6403                                      struct sched_group *group)
6404 {
6405         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6406         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6407         int i;
6408
6409         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6410                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6411                 enum fbq_type rt;
6412
6413                 rq = cpu_rq(i);
6414                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6415
6416                 /*
6417                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6418                  *  - regular: there are !numa tasks
6419                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6420                  *  - all:     there is no distinction
6421                  *
6422                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6423                  * ignore those when there's better options.
6424                  *
6425                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6426                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6427                  * queue by moving tasks around inside the node.
6428                  *
6429                  * If we cannot move enough load due to this classification
6430                  * the next pass will adjust the group classification and
6431                  * allow migration of more tasks.
6432                  *
6433                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6434                  */
6435                 if (rt > env->fbq_type)
6436                         continue;
6437
6438                 capacity = capacity_of(i);
6439                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6440                 if (!capacity_factor)
6441                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6442
6443                 wl = weighted_cpuload(i);
6444
6445                 /*
6446                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6447                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6448                  */
6449                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6450                         continue;
6451
6452                 /*
6453                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6454                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6455                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6456                  * potentially running at a lower capacity.
6457                  *
6458                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6459                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6460                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6461                  * our previous maximum.
6462                  */
6463                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6464                         busiest_load = wl;
6465                         busiest_capacity = capacity;
6466                         busiest = rq;
6467                 }
6468         }
6469
6470         return busiest;
6471 }
6472
6473 /*
6474  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6475  * so long as it is large enough.
6476  */
6477 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6478
6479 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6480 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6481
6482 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6483 {
6484         struct sched_domain *sd = env->sd;
6485
6486         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6487
6488                 /*
6489                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6490                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6491                  * lowest numbered CPUs.
6492                  */
6493                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6494                         return 1;
6495         }
6496
6497         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6498 }
6499
6500 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6501
6502 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6503 {
6504         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6505         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6506         int cpu, balance_cpu = -1;
6507
6508         /*
6509          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6510          * to do the newly idle load balance.
6511          */
6512         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6513                 return 1;
6514
6515         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6516         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6517         /* Try to find first idle cpu */
6518         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6519                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6520                         continue;
6521
6522                 balance_cpu = cpu;
6523                 break;
6524         }
6525
6526         if (balance_cpu == -1)
6527                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6528
6529         /*
6530          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6531          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6532          */
6533         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6534 }
6535
6536 /*
6537  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6538  * tasks if there is an imbalance.
6539  */
6540 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6541                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6542                         int *continue_balancing)
6543 {
6544         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6545         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6546         struct sched_group *group;
6547         struct rq *busiest;
6548         unsigned long flags;
6549         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6550
6551         struct lb_env env = {
6552                 .sd             = sd,
6553                 .dst_cpu        = this_cpu,
6554                 .dst_rq         = this_rq,
6555                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6556                 .idle           = idle,
6557                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6558                 .cpus           = cpus,
6559                 .fbq_type       = all,
6560         };
6561
6562         /*
6563          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6564          * other cpus in our group
6565          */
6566         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6567                 env.dst_grpmask = NULL;
6568
6569         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6570
6571         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6572
6573 redo:
6574         if (!should_we_balance(&env)) {
6575                 *continue_balancing = 0;
6576                 goto out_balanced;
6577         }
6578
6579         group = find_busiest_group(&env);
6580         if (!group) {
6581                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6582                 goto out_balanced;
6583         }
6584
6585         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6586         if (!busiest) {
6587                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6588                 goto out_balanced;
6589         }
6590
6591         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6592
6593         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6594
6595         ld_moved = 0;
6596         if (busiest->nr_running > 1) {
6597                 /*
6598                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6599                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6600                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6601                  * correctly treated as an imbalance.
6602                  */
6603                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6604                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6605                 env.src_rq    = busiest;
6606                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6607
6608 more_balance:
6609                 local_irq_save(flags);
6610                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
6611
6612                 /*
6613                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6614                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6615                  */
6616                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
6617                 ld_moved += cur_ld_moved;
6618                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
6619                 local_irq_restore(flags);
6620
6621                 /*
6622                  * some other cpu did the load balance for us.
6623                  */
6624                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6625                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6626
6627                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6628                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6629                         goto more_balance;
6630                 }
6631
6632                 /*
6633                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6634                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6635                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6636                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6637                  * sched_group.
6638                  *
6639                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6640                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6641                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6642                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6643                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6644                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6645                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6646                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6647                  * This however should not happen so much in practice and
6648                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6649                  * excess load moved.
6650                  */
6651                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6652
6653                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6654                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6655
6656                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6657                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6658                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6659                         env.loop         = 0;
6660                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6661
6662                         /*
6663                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6664                          * need to continue with same src_cpu.
6665                          */
6666                         goto more_balance;
6667                 }
6668
6669                 /*
6670                  * We failed to reach balance because of affinity.
6671                  */
6672                 if (sd_parent) {
6673                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6674
6675                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6676                                 *group_imbalance = 1;
6677                         } else if (*group_imbalance)
6678                                 *group_imbalance = 0;
6679                 }
6680
6681                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6682                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6683                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6684                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6685                                 env.loop = 0;
6686                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6687                                 goto redo;
6688                         }
6689                         goto out_balanced;
6690                 }
6691         }
6692
6693         if (!ld_moved) {
6694                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6695                 /*
6696                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6697                  * We do not want newidle balance, which can be very
6698                  * frequent, pollute the failure counter causing
6699                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6700                  */
6701                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6702                         sd->nr_balance_failed++;
6703
6704                 if (need_active_balance(&env)) {
6705                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6706
6707                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6708                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6709                          * moved to this_cpu
6710                          */
6711                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6712                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6713                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6714                                                             flags);
6715                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6716                                 goto out_one_pinned;
6717                         }
6718
6719                         /*
6720                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6721                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6722                          * only after active load balance is finished.
6723                          */
6724                         if (!busiest->active_balance) {
6725                                 busiest->active_balance = 1;
6726                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6727                                 active_balance = 1;
6728                         }
6729                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6730
6731                         if (active_balance) {
6732                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6733                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6734                                         &busiest->active_balance_work);
6735                         }
6736
6737                         /*
6738                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6739                          * counter.
6740                          */
6741                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6742                 }
6743         } else
6744                 sd->nr_balance_failed = 0;
6745
6746         if (likely(!active_balance)) {
6747                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6748                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6749         } else {
6750                 /*
6751                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6752                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6753                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6754                  * move_tasks).
6755                  */
6756                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6757                         sd->balance_interval *= 2;
6758         }
6759
6760         goto out;
6761
6762 out_balanced:
6763         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6764
6765         sd->nr_balance_failed = 0;
6766
6767 out_one_pinned:
6768         /* tune up the balancing interval */
6769         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6770                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6771                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6772                 sd->balance_interval *= 2;
6773
6774         ld_moved = 0;
6775 out:
6776         return ld_moved;
6777 }
6778
6779 static inline unsigned long
6780 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
6781 {
6782         unsigned long interval = sd->balance_interval;
6783
6784         if (cpu_busy)
6785                 interval *= sd->busy_factor;
6786
6787         /* scale ms to jiffies */
6788         interval = msecs_to_jiffies(interval);
6789         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6790
6791         return interval;
6792 }
6793
6794 static inline void
6795 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
6796 {
6797         unsigned long interval, next;
6798
6799         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
6800         next = sd->last_balance + interval;
6801
6802         if (time_after(*next_balance, next))
6803                 *next_balance = next;
6804 }
6805
6806 /*
6807  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6808  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6809  */
6810 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
6811 {
6812         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6813         int this_cpu = this_rq->cpu;
6814         struct sched_domain *sd;
6815         int pulled_task = 0;
6816         u64 curr_cost = 0;
6817
6818         idle_enter_fair(this_rq);
6819
6820         /*
6821          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
6822          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
6823          */
6824         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6825
6826         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
6827             !this_rq->rd->overload) {
6828                 rcu_read_lock();
6829                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
6830                 if (sd)
6831                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6832                 rcu_read_unlock();
6833
6834                 goto out;
6835         }
6836
6837         /*
6838          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6839          */
6840         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6841
6842         update_blocked_averages(this_cpu);
6843         rcu_read_lock();
6844         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6845                 int continue_balancing = 1;
6846                 u64 t0, domain_cost;
6847
6848                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6849                         continue;
6850
6851                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
6852                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6853                         break;
6854                 }
6855
6856                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6857                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6858
6859                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6860                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6861                                                    &continue_balancing);
6862
6863                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6864                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6865                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6866
6867                         curr_cost += domain_cost;
6868                 }
6869
6870                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6871
6872                 /*
6873                  * Stop searching for tasks to pull if there are
6874                  * now runnable tasks on this rq.
6875                  */
6876                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
6877                         break;
6878         }
6879         rcu_read_unlock();
6880
6881         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6882
6883         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6884                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6885
6886         /*
6887          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
6888          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
6889          * pretend we pulled a task.
6890          */
6891         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
6892                 pulled_task = 1;
6893
6894 out:
6895         /* Move the next balance forward */
6896         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
6897                 this_rq->next_balance = next_balance;
6898
6899         /* Is there a task of a high priority class? */
6900         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
6901                 pulled_task = -1;
6902
6903         if (pulled_task) {
6904                 idle_exit_fair(this_rq);
6905                 this_rq->idle_stamp = 0;
6906         }
6907
6908         return pulled_task;
6909 }
6910
6911 /*
6912  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
6913  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
6914  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
6915  * avoids physical / logical imbalances.
6916  */
6917 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
6918 {
6919         struct rq *busiest_rq = data;
6920         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
6921         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
6922         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
6923         struct sched_domain *sd;
6924
6925         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
6926
6927         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
6928         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
6929                      !busiest_rq->active_balance))
6930                 goto out_unlock;
6931
6932         /* Is there any task to move? */
6933         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
6934                 goto out_unlock;
6935
6936         /*
6937          * This condition is "impossible", if it occurs
6938          * we need to fix it. Originally reported by
6939          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
6940          */
6941         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
6942
6943         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
6944         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
6945
6946         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
6947         rcu_read_lock();
6948         for_each_domain(target_cpu, sd) {
6949                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
6950                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
6951                                 break;
6952         }
6953
6954         if (likely(sd)) {
6955                 struct lb_env env = {
6956                         .sd             = sd,
6957                         .dst_cpu        = target_cpu,
6958                         .dst_rq         = target_rq,
6959                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
6960                         .src_rq         = busiest_rq,
6961                         .idle           = CPU_IDLE,
6962                 };
6963
6964                 schedstat_inc(sd, alb_count);
6965
6966                 if (move_one_task(&env))
6967                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
6968                 else
6969                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
6970         }
6971         rcu_read_unlock();
6972         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
6973 out_unlock:
6974         busiest_rq->active_balance = 0;
6975         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
6976         return 0;
6977 }
6978
6979 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
6980 {
6981         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
6982 }
6983
6984 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6985 /*
6986  * idle load balancing details
6987  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
6988  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
6989  *   load balancing for all the idle CPUs.
6990  */
6991 static struct {
6992         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6993         atomic_t nr_cpus;
6994         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6995 } nohz ____cacheline_aligned;
6996
6997 static inline int find_new_ilb(void)
6998 {
6999         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7000
7001         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7002                 return ilb;
7003
7004         return nr_cpu_ids;
7005 }
7006
7007 /*
7008  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7009  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7010  * CPU (if there is one).
7011  */
7012 static void nohz_balancer_kick(void)
7013 {
7014         int ilb_cpu;
7015
7016         nohz.next_balance++;
7017
7018         ilb_cpu = find_new_ilb();
7019
7020         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7021                 return;
7022
7023         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7024                 return;
7025         /*
7026          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7027          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7028          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7029          * will be run before returning from the IPI.
7030          */
7031         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7032         return;
7033 }
7034
7035 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7036 {
7037         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7038                 /*
7039                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7040                  */
7041                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7042                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7043                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7044                 }
7045                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7046         }
7047 }
7048
7049 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7050 {
7051         struct sched_domain *sd;
7052         int cpu = smp_processor_id();
7053
7054         rcu_read_lock();
7055         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7056
7057         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7058                 goto unlock;
7059         sd->nohz_idle = 0;
7060
7061         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7062 unlock:
7063         rcu_read_unlock();
7064 }
7065
7066 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7067 {
7068         struct sched_domain *sd;
7069         int cpu = smp_processor_id();
7070
7071         rcu_read_lock();
7072         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7073
7074         if (!sd || sd->nohz_idle)
7075                 goto unlock;
7076         sd->nohz_idle = 1;
7077
7078         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7079 unlock:
7080         rcu_read_unlock();
7081 }
7082
7083 /*
7084  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7085  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7086  */
7087 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7088 {
7089         /*
7090          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7091          */
7092         if (!cpu_active(cpu))
7093                 return;
7094
7095         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7096                 return;
7097
7098         /*
7099          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7100          */
7101         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7102                 return;
7103
7104         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7105         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7106         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7107 }
7108
7109 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7110                                         unsigned long action, void *hcpu)
7111 {
7112         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7113         case CPU_DYING:
7114                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7115                 return NOTIFY_OK;
7116         default:
7117                 return NOTIFY_DONE;
7118         }
7119 }
7120 #endif
7121
7122 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7123
7124 /*
7125  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7126  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7127  */
7128 void update_max_interval(void)
7129 {
7130         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7131 }
7132
7133 /*
7134  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7135  * and initiates a balancing operation if so.
7136  *
7137  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7138  */
7139 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7140 {
7141         int continue_balancing = 1;
7142         int cpu = rq->cpu;
7143         unsigned long interval;
7144         struct sched_domain *sd;
7145         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7146         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7147         int update_next_balance = 0;
7148         int need_serialize, need_decay = 0;
7149         u64 max_cost = 0;
7150
7151         update_blocked_averages(cpu);
7152
7153         rcu_read_lock();
7154         for_each_domain(cpu, sd) {
7155                 /*
7156                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7157                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7158                  */
7159                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7160                         sd->max_newidle_lb_cost =
7161                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7162                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7163                         need_decay = 1;
7164                 }
7165                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7166
7167                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7168                         continue;
7169
7170                 /*
7171                  * Stop the load balance at this level. There is another
7172                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7173                  * actively.
7174                  */
7175                 if (!continue_balancing) {
7176                         if (need_decay)
7177                                 continue;
7178                         break;
7179                 }
7180
7181                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7182
7183                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7184                 if (need_serialize) {
7185                         if (!spin_trylock(&balancing))
7186                                 goto out;
7187                 }
7188
7189                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7190                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7191                                 /*
7192                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7193                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7194                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7195                                  */
7196                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7197                         }
7198                         sd->last_balance = jiffies;
7199                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7200                 }
7201                 if (need_serialize)
7202                         spin_unlock(&balancing);
7203 out:
7204                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7205                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7206                         update_next_balance = 1;
7207                 }
7208         }
7209         if (need_decay) {
7210                 /*
7211                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7212                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7213                  */
7214                 rq->max_idle_balance_cost =
7215                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7216         }
7217         rcu_read_unlock();
7218
7219         /*
7220          * next_balance will be updated only when there is a need.
7221          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7222          * updated.
7223          */
7224         if (likely(update_next_balance))
7225                 rq->next_balance = next_balance;
7226 }
7227
7228 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7229 /*
7230  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7231  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7232  */
7233 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7234 {
7235         int this_cpu = this_rq->cpu;
7236         struct rq *rq;
7237         int balance_cpu;
7238
7239         if (idle != CPU_IDLE ||
7240             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7241                 goto end;
7242
7243         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7244                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7245                         continue;
7246
7247                 /*
7248                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7249                  * work being done for other cpus. Next load
7250                  * balancing owner will pick it up.
7251                  */
7252                 if (need_resched())
7253                         break;
7254
7255                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7256
7257                 /*
7258                  * If time for next balance is due,
7259                  * do the balance.
7260                  */
7261                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7262                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7263                         update_rq_clock(rq);
7264                         update_idle_cpu_load(rq);
7265                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7266                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7267                 }
7268
7269                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7270                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7271         }
7272         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7273 end:
7274         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7275 }
7276
7277 /*
7278  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7279  * of an idle cpu is the system.
7280  *   - This rq has more than one task.
7281  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7282  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7283  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7284  *     domain span are idle.
7285  */
7286 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7287 {
7288         unsigned long now = jiffies;
7289         struct sched_domain *sd;
7290         struct sched_group_capacity *sgc;
7291         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7292
7293         if (unlikely(rq->idle_balance))
7294                 return 0;
7295
7296        /*
7297         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7298         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7299         */
7300         set_cpu_sd_state_busy();
7301         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7302
7303         /*
7304          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7305          * balancing.
7306          */
7307         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7308                 return 0;
7309
7310         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7311                 return 0;
7312
7313         if (rq->nr_running >= 2)
7314                 goto need_kick;
7315
7316         rcu_read_lock();
7317         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7318
7319         if (sd) {
7320                 sgc = sd->groups->sgc;
7321                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7322
7323                 if (nr_busy > 1)
7324                         goto need_kick_unlock;
7325         }
7326
7327         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7328
7329         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7330                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7331                 goto need_kick_unlock;
7332
7333         rcu_read_unlock();
7334         return 0;
7335
7336 need_kick_unlock:
7337         rcu_read_unlock();
7338 need_kick:
7339         return 1;
7340 }
7341 #else
7342 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7343 #endif
7344
7345 /*
7346  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7347  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7348  */
7349 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7350 {
7351         struct rq *this_rq = this_rq();
7352         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7353                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7354
7355         rebalance_domains(this_rq, idle);
7356
7357         /*
7358          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7359          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7360          * stopped.
7361          */
7362         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7363 }
7364
7365 /*
7366  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7367  */
7368 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7369 {
7370         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7371         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7372                 return;
7373
7374         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7375                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7376 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7377         if (nohz_kick_needed(rq))
7378                 nohz_balancer_kick();
7379 #endif
7380 }
7381
7382 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7383 {
7384         update_sysctl();
7385
7386         update_runtime_enabled(rq);
7387 }
7388
7389 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7390 {
7391         update_sysctl();
7392
7393         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7394         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7395 }
7396
7397 #endif /* CONFIG_SMP */
7398
7399 /*
7400  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7401  */
7402 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7403 {
7404         struct cfs_rq *cfs_rq;
7405         struct sched_entity *se = &curr->se;
7406
7407         for_each_sched_entity(se) {
7408                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7409                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7410         }
7411
7412         if (numabalancing_enabled)
7413                 task_tick_numa(rq, curr);
7414
7415         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7416 }
7417
7418 /*
7419  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7420  *  - child not yet on the tasklist
7421  *  - preemption disabled
7422  */
7423 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7424 {
7425         struct cfs_rq *cfs_rq;
7426         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7427         int this_cpu = smp_processor_id();
7428         struct rq *rq = this_rq();
7429         unsigned long flags;
7430
7431         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7432
7433         update_rq_clock(rq);
7434
7435         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7436         curr = cfs_rq->curr;
7437
7438         /*
7439          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7440          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7441          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7442          * of child point to valid ones.
7443          */
7444         rcu_read_lock();
7445         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7446         rcu_read_unlock();
7447
7448         update_curr(cfs_rq);
7449
7450         if (curr)
7451                 se->vruntime = curr->vruntime;
7452         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7453
7454         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7455                 /*
7456                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7457                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7458                  */
7459                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7460                 resched_task(rq->curr);
7461         }
7462
7463         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7464
7465         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7466 }
7467
7468 /*
7469  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7470  * the current task.
7471  */
7472 static void
7473 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7474 {
7475         if (!p->se.on_rq)
7476                 return;
7477
7478         /*
7479          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7480          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7481          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7482          */
7483         if (rq->curr == p) {
7484                 if (p->prio > oldprio)
7485                         resched_task(rq->curr);
7486         } else
7487                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7488 }
7489
7490 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7491 {
7492         struct sched_entity *se = &p->se;
7493         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7494
7495         /*
7496          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7497          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7498          * do the right thing.
7499          *
7500          * If it's on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7501          * have normalized the vruntime, if it's !on_rq, then only when
7502          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7503          */
7504         if (!p->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
7505                 /*
7506                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7507                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7508                  */
7509                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7510                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7511         }
7512
7513 #ifdef CONFIG_SMP
7514         /*
7515         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7516         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7517         * switch back.
7518         */
7519         if (se->avg.decay_count) {
7520                 __synchronize_entity_decay(se);
7521                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7522         }
7523 #endif
7524 }
7525
7526 /*
7527  * We switched to the sched_fair class.
7528  */
7529 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7530 {
7531         struct sched_entity *se = &p->se;
7532 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7533         /*
7534          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7535          * class maintain depth value), reset depth properly.
7536          */
7537         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7538 #endif
7539         if (!se->on_rq)
7540                 return;
7541
7542         /*
7543          * We were most likely switched from sched_rt, so
7544          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7545          * if we can still preempt the current task.
7546          */
7547         if (rq->curr == p)
7548                 resched_task(rq->curr);
7549         else
7550                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7551 }
7552
7553 /* Account for a task changing its policy or group.
7554  *
7555  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7556  * migrates between groups/classes.
7557  */
7558 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7559 {
7560         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7561
7562         for_each_sched_entity(se) {
7563                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7564
7565                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7566                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7567                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7568         }
7569 }
7570
7571 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7572 {
7573         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7574         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7575 #ifndef CONFIG_64BIT
7576         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7577 #endif
7578 #ifdef CONFIG_SMP
7579         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7580         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7581 #endif
7582 }
7583
7584 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7585 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
7586 {
7587         struct sched_entity *se = &p->se;
7588         struct cfs_rq *cfs_rq;
7589
7590         /*
7591          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7592          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7593          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7594          * bonus in place_entity()).
7595          *
7596          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7597          * ->vruntime to a relative base.
7598          *
7599          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7600          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7601          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7602          */
7603         /*
7604          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7605          * But there are some cases where it has already been normalized:
7606          *
7607          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7608          *   wake_up_new_task().
7609          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7610          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7611          *
7612          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7613          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7614          */
7615         if (!on_rq && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7616                 on_rq = 1;
7617
7618         if (!on_rq)
7619                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7620         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7621         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7622         if (!on_rq) {
7623                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7624                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7625 #ifdef CONFIG_SMP
7626                 /*
7627                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7628                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7629                  * decay.
7630                  */
7631                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7632                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7633 #endif
7634         }
7635 }
7636
7637 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7638 {
7639         int i;
7640
7641         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7642
7643         for_each_possible_cpu(i) {
7644                 if (tg->cfs_rq)
7645                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7646                 if (tg->se)
7647                         kfree(tg->se[i]);
7648         }
7649
7650         kfree(tg->cfs_rq);
7651         kfree(tg->se);
7652 }
7653
7654 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7655 {
7656         struct cfs_rq *cfs_rq;
7657         struct sched_entity *se;
7658         int i;
7659
7660         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7661         if (!tg->cfs_rq)
7662                 goto err;
7663         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7664         if (!tg->se)
7665                 goto err;
7666
7667         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7668
7669         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7670
7671         for_each_possible_cpu(i) {
7672                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7673                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7674                 if (!cfs_rq)
7675                         goto err;
7676
7677                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7678                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7679                 if (!se)
7680                         goto err_free_rq;
7681
7682                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7683                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7684         }
7685
7686         return 1;
7687
7688 err_free_rq:
7689         kfree(cfs_rq);
7690 err:
7691         return 0;
7692 }
7693
7694 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7695 {
7696         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7697         unsigned long flags;
7698
7699         /*
7700         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7701         * check on_list without danger of it being re-added.
7702         */
7703         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7704                 return;
7705
7706         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7707         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7708         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7709 }
7710
7711 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7712                         struct sched_entity *se, int cpu,
7713                         struct sched_entity *parent)
7714 {
7715         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7716
7717         cfs_rq->tg = tg;
7718         cfs_rq->rq = rq;
7719         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7720
7721         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7722         tg->se[cpu] = se;
7723
7724         /* se could be NULL for root_task_group */
7725         if (!se)
7726                 return;
7727
7728         if (!parent) {
7729                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7730                 se->depth = 0;
7731         } else {
7732                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7733                 se->depth = parent->depth + 1;
7734         }
7735
7736         se->my_q = cfs_rq;
7737         /* guarantee group entities always have weight */
7738         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7739         se->parent = parent;
7740 }
7741
7742 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7743
7744 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7745 {
7746         int i;
7747         unsigned long flags;
7748
7749         /*
7750          * We can't change the weight of the root cgroup.
7751          */
7752         if (!tg->se[0])
7753                 return -EINVAL;
7754
7755         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7756
7757         mutex_lock(&shares_mutex);
7758         if (tg->shares == shares)
7759                 goto done;
7760
7761         tg->shares = shares;
7762         for_each_possible_cpu(i) {
7763                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7764                 struct sched_entity *se;
7765
7766                 se = tg->se[i];
7767                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7768                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7769
7770                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7771                 update_rq_clock(rq);
7772                 for_each_sched_entity(se)
7773                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7774                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7775         }
7776
7777 done:
7778         mutex_unlock(&shares_mutex);
7779         return 0;
7780 }
7781 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7782
7783 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7784
7785 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7786 {
7787         return 1;
7788 }
7789
7790 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7791
7792 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7793
7794
7795 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7796 {
7797         struct sched_entity *se = &task->se;
7798         unsigned int rr_interval = 0;
7799
7800         /*
7801          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7802          * idle runqueue:
7803          */
7804         if (rq->cfs.load.weight)
7805                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7806
7807         return rr_interval;
7808 }
7809
7810 /*
7811  * All the scheduling class methods:
7812  */
7813 const struct sched_class fair_sched_class = {
7814         .next                   = &idle_sched_class,
7815         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7816         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7817         .yield_task             = yield_task_fair,
7818         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7819
7820         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7821
7822         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7823         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7824
7825 #ifdef CONFIG_SMP
7826         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7827         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7828
7829         .rq_online              = rq_online_fair,
7830         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7831
7832         .task_waking            = task_waking_fair,
7833 #endif
7834
7835         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7836         .task_tick              = task_tick_fair,
7837         .task_fork              = task_fork_fair,
7838
7839         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7840         .switched_from          = switched_from_fair,
7841         .switched_to            = switched_to_fair,
7842
7843         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7844
7845 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7846         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7847 #endif
7848 };
7849
7850 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7851 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7852 {
7853         struct cfs_rq *cfs_rq;
7854
7855         rcu_read_lock();
7856         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7857                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7858         rcu_read_unlock();
7859 }
7860 #endif
7861
7862 __init void init_sched_fair_class(void)
7863 {
7864 #ifdef CONFIG_SMP
7865         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7866
7867 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7868         nohz.next_balance = jiffies;
7869         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7870         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7871 #endif
7872 #endif /* SMP */
7873
7874 }