sched/fair: Fix !CONFIG_SMP kernel cpufreq governor breakage
[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
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 #else
693 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 /*
699  * Update the current task's runtime statistics.
700  */
701 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
702 {
703         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
704         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
705         u64 delta_exec;
706
707         if (unlikely(!curr))
708                 return;
709
710         delta_exec = now - curr->exec_start;
711         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
712                 return;
713
714         curr->exec_start = now;
715
716         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
717                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
718
719         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
720         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
721
722         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
723         update_min_vruntime(cfs_rq);
724
725         if (entity_is_task(curr)) {
726                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
727
728                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
729                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
730                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
731         }
732
733         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
734 }
735
736 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
737 {
738         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
739 }
740
741 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
746
747         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
748             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
749                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
750
751         se->statistics.wait_start = wait_start;
752 }
753
754 static void
755 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
756 {
757         struct task_struct *p;
758         u64 delta;
759
760         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
761
762         if (entity_is_task(se)) {
763                 p = task_of(se);
764                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
765                         /*
766                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
767                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
768                          * prior to migration.
769                          */
770                         se->statistics.wait_start = delta;
771                         return;
772                 }
773                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
774         }
775
776         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
777         se->statistics.wait_count++;
778         se->statistics.wait_sum += delta;
779         se->statistics.wait_start = 0;
780 }
781
782 /*
783  * Task is being enqueued - update stats:
784  */
785 static inline void
786 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
787 {
788         /*
789          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
790          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
791          */
792         if (se != cfs_rq->curr)
793                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
794 }
795
796 static inline void
797 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
798 {
799         /*
800          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
801          * waiting task:
802          */
803         if (se != cfs_rq->curr)
804                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
805
806         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
807                 if (entity_is_task(se)) {
808                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
809
810                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
811                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
812                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
813                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
814                 }
815         }
816
817 }
818 #else
819 static inline void
820 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
821 {
822 }
823
824 static inline void
825 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
826 {
827 }
828
829 static inline void
830 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
831 {
832 }
833
834 static inline void
835 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
836 {
837 }
838 #endif
839
840 /*
841  * We are picking a new current task - update its stats:
842  */
843 static inline void
844 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
845 {
846         /*
847          * We are starting a new run period:
848          */
849         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
850 }
851
852 /**************************************************
853  * Scheduling class queueing methods:
854  */
855
856 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
857 /*
858  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
859  * calculated based on the tasks virtual memory size and
860  * numa_balancing_scan_size.
861  */
862 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
863 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
864
865 /* Portion of address space to scan in MB */
866 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
867
868 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
869 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
870
871 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
872 {
873         unsigned long rss = 0;
874         unsigned long nr_scan_pages;
875
876         /*
877          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
878          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
879          * on resident pages
880          */
881         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
882         rss = get_mm_rss(p->mm);
883         if (!rss)
884                 rss = nr_scan_pages;
885
886         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
887         return rss / nr_scan_pages;
888 }
889
890 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
891 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
892
893 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
894 {
895         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
896         unsigned int scan, floor;
897         unsigned int windows = 1;
898
899         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
900                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
901         floor = 1000 / windows;
902
903         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
904         return max_t(unsigned int, floor, scan);
905 }
906
907 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
908 {
909         unsigned int smin = task_scan_min(p);
910         unsigned int smax;
911
912         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
913         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
914         return max(smin, smax);
915 }
916
917 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
918 {
919         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
920         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
921 }
922
923 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
924 {
925         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
926         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
927 }
928
929 struct numa_group {
930         atomic_t refcount;
931
932         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
933         int nr_tasks;
934         pid_t gid;
935         int active_nodes;
936
937         struct rcu_head rcu;
938         unsigned long total_faults;
939         unsigned long max_faults_cpu;
940         /*
941          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
942          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
943          * more by CPU use than by memory faults.
944          */
945         unsigned long *faults_cpu;
946         unsigned long faults[0];
947 };
948
949 /* Shared or private faults. */
950 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
951
952 /* Memory and CPU locality */
953 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
954
955 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
956 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
957
958 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
959 {
960         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
961 }
962
963 /*
964  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
965  * occupy the first half of the array. The second half of the
966  * array is for current counters, which are averaged into the
967  * first set by task_numa_placement.
968  */
969 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
970 {
971         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
972 }
973
974 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
975 {
976         if (!p->numa_faults)
977                 return 0;
978
979         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
980                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
981 }
982
983 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
984 {
985         if (!p->numa_group)
986                 return 0;
987
988         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
989                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
990 }
991
992 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
993 {
994         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
995                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
996 }
997
998 /*
999  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1000  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1001  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1002  */
1003 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1004
1005 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1006 {
1007         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1008 }
1009
1010 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1011 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1012                                         int maxdist, bool task)
1013 {
1014         unsigned long score = 0;
1015         int node;
1016
1017         /*
1018          * All nodes are directly connected, and the same distance
1019          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1020          */
1021         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1022                 return 0;
1023
1024         /*
1025          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1026          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1027          */
1028         for_each_online_node(node) {
1029                 unsigned long faults;
1030                 int dist = node_distance(nid, node);
1031
1032                 /*
1033                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1034                  * for placement; nid was already counted.
1035                  */
1036                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1037                         continue;
1038
1039                 /*
1040                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1041                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1042                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1043                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1044                  * of each group. Skip other nodes.
1045                  */
1046                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1047                                         dist > maxdist)
1048                         continue;
1049
1050                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1051                 if (task)
1052                         faults = task_faults(p, node);
1053                 else
1054                         faults = group_faults(p, node);
1055
1056                 /*
1057                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1058                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1059                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1060                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1061                  * The further away a node is, the less the faults count.
1062                  * This seems to result in good task placement.
1063                  */
1064                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1065                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1066                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1067                 }
1068
1069                 score += faults;
1070         }
1071
1072         return score;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1077  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1078  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1079  * evenly spread out between numa nodes.
1080  */
1081 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1082                                         int dist)
1083 {
1084         unsigned long faults, total_faults;
1085
1086         if (!p->numa_faults)
1087                 return 0;
1088
1089         total_faults = p->total_numa_faults;
1090
1091         if (!total_faults)
1092                 return 0;
1093
1094         faults = task_faults(p, nid);
1095         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1096
1097         return 1000 * faults / total_faults;
1098 }
1099
1100 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1101                                          int dist)
1102 {
1103         unsigned long faults, total_faults;
1104
1105         if (!p->numa_group)
1106                 return 0;
1107
1108         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1109
1110         if (!total_faults)
1111                 return 0;
1112
1113         faults = group_faults(p, nid);
1114         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1115
1116         return 1000 * faults / total_faults;
1117 }
1118
1119 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1120                                 int src_nid, int dst_cpu)
1121 {
1122         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1123         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1124         int last_cpupid, this_cpupid;
1125
1126         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1127
1128         /*
1129          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1130          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1131          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1132          *
1133          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1134          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1135          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1136          *
1137          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1138          * same result twice in a row, given these samples are fully
1139          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1140          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1141          *
1142          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1143          * act on an unlikely task<->page relation.
1144          */
1145         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1146         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1147                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1148                 return false;
1149
1150         /* Always allow migrate on private faults */
1151         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1152                 return true;
1153
1154         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1155         if (!ng)
1156                 return true;
1157
1158         /*
1159          * Destination node is much more heavily used than the source
1160          * node? Allow migration.
1161          */
1162         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1163                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1164                 return true;
1165
1166         /*
1167          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1168          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1169          *
1170          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1171          * --------------- * - > ---------------
1172          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1173          */
1174         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1175                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1176 }
1177
1178 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1179 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1180 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1181 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1182 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1183
1184 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1185 struct numa_stats {
1186         unsigned long nr_running;
1187         unsigned long load;
1188
1189         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1190         unsigned long compute_capacity;
1191
1192         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1193         unsigned long task_capacity;
1194         int has_free_capacity;
1195 };
1196
1197 /*
1198  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1199  */
1200 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1201 {
1202         int smt, cpu, cpus = 0;
1203         unsigned long capacity;
1204
1205         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1206         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1207                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1208
1209                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1210                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1211                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1212
1213                 cpus++;
1214         }
1215
1216         /*
1217          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1218          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1219          * not find this node attractive.
1220          *
1221          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1222          * imbalance and bail there.
1223          */
1224         if (!cpus)
1225                 return;
1226
1227         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1228         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1229         capacity = cpus / smt; /* cores */
1230
1231         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1232                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1233         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1234 }
1235
1236 struct task_numa_env {
1237         struct task_struct *p;
1238
1239         int src_cpu, src_nid;
1240         int dst_cpu, dst_nid;
1241
1242         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1243
1244         int imbalance_pct;
1245         int dist;
1246
1247         struct task_struct *best_task;
1248         long best_imp;
1249         int best_cpu;
1250 };
1251
1252 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1253                              struct task_struct *p, long imp)
1254 {
1255         if (env->best_task)
1256                 put_task_struct(env->best_task);
1257
1258         env->best_task = p;
1259         env->best_imp = imp;
1260         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1261 }
1262
1263 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1264                                 struct task_numa_env *env)
1265 {
1266         long imb, old_imb;
1267         long orig_src_load, orig_dst_load;
1268         long src_capacity, dst_capacity;
1269
1270         /*
1271          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1272          *
1273          * src_load        dst_load
1274          * ------------ vs ---------
1275          * src_capacity    dst_capacity
1276          */
1277         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1278         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1279
1280         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1281         if (dst_load < src_load)
1282                 swap(dst_load, src_load);
1283
1284         /* Is the difference below the threshold? */
1285         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1286               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1287         if (imb <= 0)
1288                 return false;
1289
1290         /*
1291          * The imbalance is above the allowed threshold.
1292          * Compare it with the old imbalance.
1293          */
1294         orig_src_load = env->src_stats.load;
1295         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1296
1297         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1298                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1299
1300         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1301                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1302
1303         /* Would this change make things worse? */
1304         return (imb > old_imb);
1305 }
1306
1307 /*
1308  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1309  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1310  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1311  * be exchanged with the source task
1312  */
1313 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1314                               long taskimp, long groupimp)
1315 {
1316         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1317         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1318         struct task_struct *cur;
1319         long src_load, dst_load;
1320         long load;
1321         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1322         long moveimp = imp;
1323         int dist = env->dist;
1324         bool assigned = false;
1325
1326         rcu_read_lock();
1327
1328         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1329         cur = dst_rq->curr;
1330         /*
1331          * No need to move the exiting task or idle task.
1332          */
1333         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1334                 cur = NULL;
1335         else {
1336                 /*
1337                  * The task_struct must be protected here to protect the
1338                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1339                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1340                  * finish_task_switch()
1341                  *     --> put_task_struct()
1342                  *         --> __put_task_struct()
1343                  *             --> task_numa_free()
1344                  */
1345                 get_task_struct(cur);
1346         }
1347
1348         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1349
1350         /*
1351          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1352          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1353          */
1354         if (cur == env->p)
1355                 goto unlock;
1356
1357         /*
1358          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1359          * source and destination node. Calculate the total differential for
1360          * the source task and potential destination task. The more negative
1361          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1362          * be incurred if the tasks were swapped.
1363          */
1364         if (cur) {
1365                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1366                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1367                         goto unlock;
1368
1369                 /*
1370                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1371                  * in any group then look only at task weights.
1372                  */
1373                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1374                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1375                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1376                         /*
1377                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1378                          * tasks within a group over tiny differences.
1379                          */
1380                         if (cur->numa_group)
1381                                 imp -= imp/16;
1382                 } else {
1383                         /*
1384                          * Compare the group weights. If a task is all by
1385                          * itself (not part of a group), use the task weight
1386                          * instead.
1387                          */
1388                         if (cur->numa_group)
1389                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1390                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1391                         else
1392                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1393                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1394                 }
1395         }
1396
1397         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1398                 goto unlock;
1399
1400         if (!cur) {
1401                 /* Is there capacity at our destination? */
1402                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1403                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1404                         goto unlock;
1405
1406                 goto balance;
1407         }
1408
1409         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1410         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1411                         dst_rq->nr_running == 1)
1412                 goto assign;
1413
1414         /*
1415          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1416          */
1417 balance:
1418         load = task_h_load(env->p);
1419         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1420         src_load = env->src_stats.load - load;
1421
1422         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1423                 /*
1424                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1425                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1426                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1427                  * so an actually idle CPU will win.
1428                  */
1429                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1430                         imp = moveimp - 1;
1431                         put_task_struct(cur);
1432                         cur = NULL;
1433                         goto assign;
1434                 }
1435         }
1436
1437         if (imp <= env->best_imp)
1438                 goto unlock;
1439
1440         if (cur) {
1441                 load = task_h_load(cur);
1442                 dst_load -= load;
1443                 src_load += load;
1444         }
1445
1446         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1447                 goto unlock;
1448
1449         /*
1450          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1451          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1452          */
1453         if (!cur)
1454                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1455
1456 assign:
1457         assigned = true;
1458         task_numa_assign(env, cur, imp);
1459 unlock:
1460         rcu_read_unlock();
1461         /*
1462          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1463          * finished.
1464          */
1465         if (cur && !assigned)
1466                 put_task_struct(cur);
1467 }
1468
1469 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1470                                 long taskimp, long groupimp)
1471 {
1472         int cpu;
1473
1474         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1475                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1476                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1477                         continue;
1478
1479                 env->dst_cpu = cpu;
1480                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1481         }
1482 }
1483
1484 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1485 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1486 {
1487         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1488         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1489
1490         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1491                 return false;
1492
1493         /*
1494          * Only consider a task move if the source has a higher load
1495          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1496          *
1497          *      src->load                dst->load
1498          * --------------------- vs ---------------------
1499          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1500          */
1501         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1502
1503             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1504                 return true;
1505
1506         return false;
1507 }
1508
1509 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1510 {
1511         struct task_numa_env env = {
1512                 .p = p,
1513
1514                 .src_cpu = task_cpu(p),
1515                 .src_nid = task_node(p),
1516
1517                 .imbalance_pct = 112,
1518
1519                 .best_task = NULL,
1520                 .best_imp = 0,
1521                 .best_cpu = -1,
1522         };
1523         struct sched_domain *sd;
1524         unsigned long taskweight, groupweight;
1525         int nid, ret, dist;
1526         long taskimp, groupimp;
1527
1528         /*
1529          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1530          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1531          *
1532          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1533          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1534          * to satisfy here.
1535          */
1536         rcu_read_lock();
1537         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1538         if (sd)
1539                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1540         rcu_read_unlock();
1541
1542         /*
1543          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1544          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1545          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1546          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1547          */
1548         if (unlikely(!sd)) {
1549                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1550                 return -EINVAL;
1551         }
1552
1553         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1554         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1555         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1556         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1557         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1558         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1559         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1560         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1561
1562         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1563         if (numa_has_capacity(&env))
1564                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1565
1566         /*
1567          * Look at other nodes in these cases:
1568          * - there is no space available on the preferred_nid
1569          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1570          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1571          *   we need to check other locations.
1572          */
1573         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1574                 for_each_online_node(nid) {
1575                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1576                                 continue;
1577
1578                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1579                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1580                                                 dist != env.dist) {
1581                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1582                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1583                         }
1584
1585                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1586                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1587                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1588                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1589                                 continue;
1590
1591                         env.dist = dist;
1592                         env.dst_nid = nid;
1593                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1594                         if (numa_has_capacity(&env))
1595                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1596                 }
1597         }
1598
1599         /*
1600          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1601          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1602          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1603          * settle down.
1604          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1605          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1606          */
1607         if (p->numa_group) {
1608                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1609
1610                 if (env.best_cpu == -1)
1611                         nid = env.src_nid;
1612                 else
1613                         nid = env.dst_nid;
1614
1615                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1616                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1617         }
1618
1619         /* No better CPU than the current one was found. */
1620         if (env.best_cpu == -1)
1621                 return -EAGAIN;
1622
1623         /*
1624          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1625          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1626          */
1627         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1628
1629         if (env.best_task == NULL) {
1630                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1631                 if (ret != 0)
1632                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1633                 return ret;
1634         }
1635
1636         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1637         if (ret != 0)
1638                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1639         put_task_struct(env.best_task);
1640         return ret;
1641 }
1642
1643 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1644 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1645 {
1646         unsigned long interval = HZ;
1647
1648         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1649         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1650                 return;
1651
1652         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1653         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1654         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1655
1656         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1657         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1658                 return;
1659
1660         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1661         task_numa_migrate(p);
1662 }
1663
1664 /*
1665  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1666  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1667  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1668  * located.
1669  */
1670 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1671 {
1672         unsigned long faults, max_faults = 0;
1673         int nid, active_nodes = 0;
1674
1675         for_each_online_node(nid) {
1676                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1677                 if (faults > max_faults)
1678                         max_faults = faults;
1679         }
1680
1681         for_each_online_node(nid) {
1682                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1683                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1684                         active_nodes++;
1685         }
1686
1687         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1688         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1689 }
1690
1691 /*
1692  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1693  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1694  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1695  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1696  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1697  */
1698 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1699 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1700
1701 /*
1702  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1703  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1704  * the page accesses are shared with other processes.
1705  * Otherwise, decrease the scan period.
1706  */
1707 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1708                         unsigned long shared, unsigned long private)
1709 {
1710         unsigned int period_slot;
1711         int ratio;
1712         int diff;
1713
1714         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1715         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1716
1717         /*
1718          * If there were no record hinting faults then either the task is
1719          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1720          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1721          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1722          * node is overloaded. In either case, scan slower
1723          */
1724         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1725                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1726                         p->numa_scan_period << 1);
1727
1728                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1729                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1730
1731                 return;
1732         }
1733
1734         /*
1735          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1736          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1737          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1738          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1739          */
1740         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1741         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1742         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1743                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1744                 if (!slot)
1745                         slot = 1;
1746                 diff = slot * period_slot;
1747         } else {
1748                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1749
1750                 /*
1751                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1752                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1753                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1754                  * speaking the intent is that there is little point
1755                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1756                  * simply bounce migrations uselessly
1757                  */
1758                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1759                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1760         }
1761
1762         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1763                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1764         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1769  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1770  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1771  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1772  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1773  */
1774 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1775 {
1776         u64 runtime, delta, now;
1777         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1778         now = p->se.exec_start;
1779         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1780
1781         if (p->last_task_numa_placement) {
1782                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1783                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1784         } else {
1785                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1786                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1787         }
1788
1789         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1790         p->last_task_numa_placement = now;
1791
1792         return delta;
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1797  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1798  * otherwise workloads might not converge.
1799  */
1800 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1801 {
1802         nodemask_t nodes;
1803         int dist;
1804
1805         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1806         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1807                 return nid;
1808
1809         /*
1810          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1811          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1812          * both the node itself, and on nearby nodes.
1813          */
1814         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1815                 unsigned long score, max_score = 0;
1816                 int node, max_node = nid;
1817
1818                 dist = sched_max_numa_distance;
1819
1820                 for_each_online_node(node) {
1821                         score = group_weight(p, node, dist);
1822                         if (score > max_score) {
1823                                 max_score = score;
1824                                 max_node = node;
1825                         }
1826                 }
1827                 return max_node;
1828         }
1829
1830         /*
1831          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1832          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1833          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1834          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1835          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1836          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1837          * keep the complexity of the search down.
1838          */
1839         nodes = node_online_map;
1840         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1841                 unsigned long max_faults = 0;
1842                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1843                 int a, b;
1844
1845                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1846                 if (!find_numa_distance(dist))
1847                         continue;
1848
1849                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1850                         unsigned long faults = 0;
1851                         nodemask_t this_group;
1852                         nodes_clear(this_group);
1853
1854                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1855                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1856                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1857                                         faults += group_faults(p, b);
1858                                         node_set(b, this_group);
1859                                         node_clear(b, nodes);
1860                                 }
1861                         }
1862
1863                         /* Remember the top group. */
1864                         if (faults > max_faults) {
1865                                 max_faults = faults;
1866                                 max_group = this_group;
1867                                 /*
1868                                  * subtle: at the smallest distance there is
1869                                  * just one node left in each "group", the
1870                                  * winner is the preferred nid.
1871                                  */
1872                                 nid = a;
1873                         }
1874                 }
1875                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1876                 if (!max_faults)
1877                         break;
1878                 nodes = max_group;
1879         }
1880         return nid;
1881 }
1882
1883 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1884 {
1885         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1886         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1887         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1888         unsigned long total_faults;
1889         u64 runtime, period;
1890         spinlock_t *group_lock = NULL;
1891
1892         /*
1893          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1894          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1895          * that the field is read in a single access:
1896          */
1897         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1898         if (p->numa_scan_seq == seq)
1899                 return;
1900         p->numa_scan_seq = seq;
1901         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1902
1903         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1904                        p->numa_faults_locality[1];
1905         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1906
1907         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1908         if (p->numa_group) {
1909                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1910                 spin_lock_irq(group_lock);
1911         }
1912
1913         /* Find the node with the highest number of faults */
1914         for_each_online_node(nid) {
1915                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1916                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1917                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1918                 int priv;
1919
1920                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1921                         long diff, f_diff, f_weight;
1922
1923                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1924                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1925                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1926                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1927
1928                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1929                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1930                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1931                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1932
1933                         /*
1934                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1935                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1936                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1937                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1938                          * faults are less important.
1939                          */
1940                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1941                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1942                                    (total_faults + 1);
1943                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1944                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1945
1946                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1947                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1948                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1949                         p->total_numa_faults += diff;
1950                         if (p->numa_group) {
1951                                 /*
1952                                  * safe because we can only change our own group
1953                                  *
1954                                  * mem_idx represents the offset for a given
1955                                  * nid and priv in a specific region because it
1956                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1957                                  */
1958                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1959                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1960                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1961                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1962                         }
1963                 }
1964
1965                 if (faults > max_faults) {
1966                         max_faults = faults;
1967                         max_nid = nid;
1968                 }
1969
1970                 if (group_faults > max_group_faults) {
1971                         max_group_faults = group_faults;
1972                         max_group_nid = nid;
1973                 }
1974         }
1975
1976         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1977
1978         if (p->numa_group) {
1979                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
1980                 spin_unlock_irq(group_lock);
1981                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1982         }
1983
1984         if (max_faults) {
1985                 /* Set the new preferred node */
1986                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1987                         sched_setnuma(p, max_nid);
1988
1989                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1990                         numa_migrate_preferred(p);
1991         }
1992 }
1993
1994 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1995 {
1996         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1997 }
1998
1999 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2000 {
2001         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2002                 kfree_rcu(grp, rcu);
2003 }
2004
2005 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2006                         int *priv)
2007 {
2008         struct numa_group *grp, *my_grp;
2009         struct task_struct *tsk;
2010         bool join = false;
2011         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2012         int i;
2013
2014         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2015                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2016                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2017
2018                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2019                 if (!grp)
2020                         return;
2021
2022                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2023                 grp->active_nodes = 1;
2024                 grp->max_faults_cpu = 0;
2025                 spin_lock_init(&grp->lock);
2026                 grp->gid = p->pid;
2027                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2028                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2029                                                 nr_node_ids;
2030
2031                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2032                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2033
2034                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2035
2036                 grp->nr_tasks++;
2037                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2038         }
2039
2040         rcu_read_lock();
2041         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2042
2043         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2044                 goto no_join;
2045
2046         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2047         if (!grp)
2048                 goto no_join;
2049
2050         my_grp = p->numa_group;
2051         if (grp == my_grp)
2052                 goto no_join;
2053
2054         /*
2055          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2056          * the other task will join us.
2057          */
2058         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2059                 goto no_join;
2060
2061         /*
2062          * Tie-break on the grp address.
2063          */
2064         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2065                 goto no_join;
2066
2067         /* Always join threads in the same process. */
2068         if (tsk->mm == current->mm)
2069                 join = true;
2070
2071         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2072         if (flags & TNF_SHARED)
2073                 join = true;
2074
2075         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2076         *priv = !join;
2077
2078         if (join && !get_numa_group(grp))
2079                 goto no_join;
2080
2081         rcu_read_unlock();
2082
2083         if (!join)
2084                 return;
2085
2086         BUG_ON(irqs_disabled());
2087         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2088
2089         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2090                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2091                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2092         }
2093         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2094         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2095
2096         my_grp->nr_tasks--;
2097         grp->nr_tasks++;
2098
2099         spin_unlock(&my_grp->lock);
2100         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2101
2102         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2103
2104         put_numa_group(my_grp);
2105         return;
2106
2107 no_join:
2108         rcu_read_unlock();
2109         return;
2110 }
2111
2112 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2113 {
2114         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2115         void *numa_faults = p->numa_faults;
2116         unsigned long flags;
2117         int i;
2118
2119         if (grp) {
2120                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2121                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2122                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2123                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2124
2125                 grp->nr_tasks--;
2126                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2127                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2128                 put_numa_group(grp);
2129         }
2130
2131         p->numa_faults = NULL;
2132         kfree(numa_faults);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2137  */
2138 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2139 {
2140         struct task_struct *p = current;
2141         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2142         int cpu_node = task_node(current);
2143         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2144         struct numa_group *ng;
2145         int priv;
2146
2147         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2148                 return;
2149
2150         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2151         if (!p->mm)
2152                 return;
2153
2154         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2155         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2156                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2157                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2158
2159                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2160                 if (!p->numa_faults)
2161                         return;
2162
2163                 p->total_numa_faults = 0;
2164                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2165         }
2166
2167         /*
2168          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2169          * to be private if the accessing pid has not changed
2170          */
2171         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2172                 priv = 1;
2173         } else {
2174                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2175                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2176                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2177         }
2178
2179         /*
2180          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2181          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2182          * actively using should be counted as local. This allows the
2183          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2184          */
2185         ng = p->numa_group;
2186         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2187                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2188                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2189                 local = 1;
2190
2191         task_numa_placement(p);
2192
2193         /*
2194          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2195          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2196          */
2197         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2198                 numa_migrate_preferred(p);
2199
2200         if (migrated)
2201                 p->numa_pages_migrated += pages;
2202         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2203                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2204
2205         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2206         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2207         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2208 }
2209
2210 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2211 {
2212         /*
2213          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2214          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2215          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2216          * much of an issue though, since this is just used for
2217          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2218          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2219          */
2220         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2221         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2222 }
2223
2224 /*
2225  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2226  * Triggered from task_tick_numa().
2227  */
2228 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2229 {
2230         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2231         struct task_struct *p = current;
2232         struct mm_struct *mm = p->mm;
2233         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2234         struct vm_area_struct *vma;
2235         unsigned long start, end;
2236         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2237         long pages, virtpages;
2238
2239         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2240
2241         work->next = work; /* protect against double add */
2242         /*
2243          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2244          *
2245          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2246          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2247          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2248          * work.
2249          */
2250         if (p->flags & PF_EXITING)
2251                 return;
2252
2253         if (!mm->numa_next_scan) {
2254                 mm->numa_next_scan = now +
2255                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2256         }
2257
2258         /*
2259          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2260          */
2261         migrate = mm->numa_next_scan;
2262         if (time_before(now, migrate))
2263                 return;
2264
2265         if (p->numa_scan_period == 0) {
2266                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2267                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2268         }
2269
2270         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2271         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2272                 return;
2273
2274         /*
2275          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2276          * the next time around.
2277          */
2278         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2279
2280         start = mm->numa_scan_offset;
2281         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2282         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2283         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2284         if (!pages)
2285                 return;
2286
2287
2288         down_read(&mm->mmap_sem);
2289         vma = find_vma(mm, start);
2290         if (!vma) {
2291                 reset_ptenuma_scan(p);
2292                 start = 0;
2293                 vma = mm->mmap;
2294         }
2295         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2296                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2297                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2298                         continue;
2299                 }
2300
2301                 /*
2302                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2303                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2304                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2305                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2306                  */
2307                 if (!vma->vm_mm ||
2308                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2309                         continue;
2310
2311                 /*
2312                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2313                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2314                  */
2315                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2316                         continue;
2317
2318                 do {
2319                         start = max(start, vma->vm_start);
2320                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2321                         end = min(end, vma->vm_end);
2322                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2323
2324                         /*
2325                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2326                          * hpages that have at least one present PTE that
2327                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2328                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2329                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2330                          * areas faster.
2331                          */
2332                         if (nr_pte_updates)
2333                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2334                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2335
2336                         start = end;
2337                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2338                                 goto out;
2339
2340                         cond_resched();
2341                 } while (end != vma->vm_end);
2342         }
2343
2344 out:
2345         /*
2346          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2347          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2348          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2349          * scanner to the start so check it now.
2350          */
2351         if (vma)
2352                 mm->numa_scan_offset = start;
2353         else
2354                 reset_ptenuma_scan(p);
2355         up_read(&mm->mmap_sem);
2356
2357         /*
2358          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2359          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2360          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2361          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2362          */
2363         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2364                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2365                 p->node_stamp += 32 * diff;
2366         }
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Drive the periodic memory faults..
2371  */
2372 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2373 {
2374         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2375         u64 period, now;
2376
2377         /*
2378          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2379          */
2380         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2381                 return;
2382
2383         /*
2384          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2385          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2386          * task needs to have done some actual work before we bother with
2387          * NUMA placement.
2388          */
2389         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2390         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2391
2392         if (now > curr->node_stamp + period) {
2393                 if (!curr->node_stamp)
2394                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2395                 curr->node_stamp += period;
2396
2397                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2398                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2399                         task_work_add(curr, work, true);
2400                 }
2401         }
2402 }
2403 #else
2404 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2405 {
2406 }
2407
2408 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2409 {
2410 }
2411
2412 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2413 {
2414 }
2415 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2416
2417 static void
2418 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2419 {
2420         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2421         if (!parent_entity(se))
2422                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2423 #ifdef CONFIG_SMP
2424         if (entity_is_task(se)) {
2425                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2426
2427                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2428                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2429         }
2430 #endif
2431         cfs_rq->nr_running++;
2432 }
2433
2434 static void
2435 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2436 {
2437         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2438         if (!parent_entity(se))
2439                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2440         if (entity_is_task(se)) {
2441                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2442                 list_del_init(&se->group_node);
2443         }
2444         cfs_rq->nr_running--;
2445 }
2446
2447 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2448 # ifdef CONFIG_SMP
2449 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2450 {
2451         long tg_weight;
2452
2453         /*
2454          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2455          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2456          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2457          */
2458         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2459         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2460         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2461
2462         return tg_weight;
2463 }
2464
2465 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2466 {
2467         long tg_weight, load, shares;
2468
2469         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2470         load = cfs_rq->load.weight;
2471
2472         shares = (tg->shares * load);
2473         if (tg_weight)
2474                 shares /= tg_weight;
2475
2476         if (shares < MIN_SHARES)
2477                 shares = MIN_SHARES;
2478         if (shares > tg->shares)
2479                 shares = tg->shares;
2480
2481         return shares;
2482 }
2483 # else /* CONFIG_SMP */
2484 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2485 {
2486         return tg->shares;
2487 }
2488 # endif /* CONFIG_SMP */
2489 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2490                             unsigned long weight)
2491 {
2492         if (se->on_rq) {
2493                 /* commit outstanding execution time */
2494                 if (cfs_rq->curr == se)
2495                         update_curr(cfs_rq);
2496                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2497         }
2498
2499         update_load_set(&se->load, weight);
2500
2501         if (se->on_rq)
2502                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2503 }
2504
2505 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2506
2507 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2508 {
2509         struct task_group *tg;
2510         struct sched_entity *se;
2511         long shares;
2512
2513         tg = cfs_rq->tg;
2514         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2515         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2516                 return;
2517 #ifndef CONFIG_SMP
2518         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2519                 return;
2520 #endif
2521         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2522
2523         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2524 }
2525 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2526 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2527 {
2528 }
2529 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2530
2531 #ifdef CONFIG_SMP
2532 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2533 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2534         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2535         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2536         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2537         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2538         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2539         0x85aac367, 0x82cd8698,
2540 };
2541
2542 /*
2543  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2544  * over-estimates when re-combining.
2545  */
2546 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2547             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2548          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2549         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2550 };
2551
2552 /*
2553  * Approximate:
2554  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2555  */
2556 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2557 {
2558         unsigned int local_n;
2559
2560         if (!n)
2561                 return val;
2562         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2563                 return 0;
2564
2565         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2566         local_n = n;
2567
2568         /*
2569          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2570          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2571          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2572          *
2573          * To achieve constant time decay_load.
2574          */
2575         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2576                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2577                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2578         }
2579
2580         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2581         return val;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2586  * average will be: \Sum 1024*y^n
2587  *
2588  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2589  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2590  */
2591 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2592 {
2593         u32 contrib = 0;
2594
2595         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2596                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2597         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2598                 return LOAD_AVG_MAX;
2599
2600         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2601         do {
2602                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2603                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2604
2605                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2606         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2607
2608         contrib = decay_load(contrib, n);
2609         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2610 }
2611
2612 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2613 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2614 #endif
2615
2616 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2617
2618 /*
2619  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2620  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2621  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2622  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2623  *
2624  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2625  *      p0            p1           p2
2626  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2627  *
2628  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2629  *
2630  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2631  * following representation of historical load:
2632  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2633  *
2634  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2635  *   y^32 = 0.5
2636  *
2637  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2638  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2639  * (u_0).
2640  *
2641  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2642  * sum again by y is sufficient to update:
2643  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2644  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2645  */
2646 static __always_inline int
2647 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2648                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2649 {
2650         u64 delta, scaled_delta, periods;
2651         u32 contrib;
2652         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2653         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2654
2655         delta = now - sa->last_update_time;
2656         /*
2657          * This should only happen when time goes backwards, which it
2658          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2659          */
2660         if ((s64)delta < 0) {
2661                 sa->last_update_time = now;
2662                 return 0;
2663         }
2664
2665         /*
2666          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2667          * approximation of 1us and fast to compute.
2668          */
2669         delta >>= 10;
2670         if (!delta)
2671                 return 0;
2672         sa->last_update_time = now;
2673
2674         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2675         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2676
2677         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2678         delta_w = sa->period_contrib;
2679         if (delta + delta_w >= 1024) {
2680                 decayed = 1;
2681
2682                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2683                 sa->period_contrib = 0;
2684
2685                 /*
2686                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2687                  * out how much from delta we need to complete the current
2688                  * period and accrue it.
2689                  */
2690                 delta_w = 1024 - delta_w;
2691                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2692                 if (weight) {
2693                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2694                         if (cfs_rq) {
2695                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2696                                                 weight * scaled_delta_w;
2697                         }
2698                 }
2699                 if (running)
2700                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2701
2702                 delta -= delta_w;
2703
2704                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2705                 periods = delta / 1024;
2706                 delta %= 1024;
2707
2708                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2709                 if (cfs_rq) {
2710                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2711                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2712                 }
2713                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2714
2715                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2716                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2717                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2718                 if (weight) {
2719                         sa->load_sum += weight * contrib;
2720                         if (cfs_rq)
2721                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2722                 }
2723                 if (running)
2724                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2725         }
2726
2727         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2728         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2729         if (weight) {
2730                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2731                 if (cfs_rq)
2732                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2733         }
2734         if (running)
2735                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2736
2737         sa->period_contrib += delta;
2738
2739         if (decayed) {
2740                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2741                 if (cfs_rq) {
2742                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2743                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2744                 }
2745                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2746         }
2747
2748         return decayed;
2749 }
2750
2751 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2752 /*
2753  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2754  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2755  */
2756 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2757 {
2758         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2759
2760         /*
2761          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2762          */
2763         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2764                 return;
2765
2766         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2767                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2768                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2769         }
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2774  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2775  * including the state of rq->lock, should be made.
2776  */
2777 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2778                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2779 {
2780         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2781                 return;
2782
2783         /*
2784          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2785          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2786          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2787          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2788          * the wakee more load sounds not bad.
2789          */
2790         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2791                 u64 p_last_update_time;
2792                 u64 n_last_update_time;
2793
2794 #ifndef CONFIG_64BIT
2795                 u64 p_last_update_time_copy;
2796                 u64 n_last_update_time_copy;
2797
2798                 do {
2799                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2800                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2801
2802                         smp_rmb();
2803
2804                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2805                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2806
2807                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2808                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2809 #else
2810                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2811                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2812 #endif
2813                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2814                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2815                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2816         }
2817 }
2818 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2819 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2820 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2821
2822 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2823
2824 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2825 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2826 {
2827         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2828         int decayed, removed = 0;
2829
2830         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2831                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2832                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2833                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2834                 removed = 1;
2835         }
2836
2837         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2838                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2839                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2840                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2841         }
2842
2843         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2844                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2845
2846 #ifndef CONFIG_64BIT
2847         smp_wmb();
2848         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2849 #endif
2850
2851         return decayed || removed;
2852 }
2853
2854 /* Update task and its cfs_rq load average */
2855 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2856 {
2857         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2858         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2859         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2860         int cpu = cpu_of(rq);
2861
2862         /*
2863          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2864          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2865          */
2866         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2867                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2868                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2869
2870         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2871                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2872
2873         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2874                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2875
2876                 /*
2877                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2878                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2879                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2880                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2881                  * the next tick/schedule should update.
2882                  *
2883                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2884                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2885                  * number include things like RT tasks.
2886                  *
2887                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2888                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2889                  *
2890                  * See cpu_util().
2891                  */
2892                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2893                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2894         }
2895 }
2896
2897 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2898 {
2899         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2900                 goto skip_aging;
2901
2902         /*
2903          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2904          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2905          */
2906         if (se->avg.last_update_time) {
2907                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2908                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2909
2910                 /*
2911                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2912                  * absent from the fair class for too long.
2913                  */
2914         }
2915
2916 skip_aging:
2917         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2918         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2919         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2920         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2921         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2922 }
2923
2924 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2925 {
2926         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2927                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2928                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2929
2930         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2931         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2932         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2933         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2934 }
2935
2936 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2937 static inline void
2938 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2939 {
2940         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2941         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2942         int migrated, decayed;
2943
2944         migrated = !sa->last_update_time;
2945         if (!migrated) {
2946                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2947                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2948                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2949         }
2950
2951         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2952
2953         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2954         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2955
2956         if (migrated)
2957                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2958
2959         if (decayed || migrated)
2960                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2961 }
2962
2963 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2964 static inline void
2965 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2966 {
2967         update_load_avg(se, 1);
2968
2969         cfs_rq->runnable_load_avg =
2970                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2971         cfs_rq->runnable_load_sum =
2972                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2973 }
2974
2975 #ifndef CONFIG_64BIT
2976 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2977 {
2978         u64 last_update_time_copy;
2979         u64 last_update_time;
2980
2981         do {
2982                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2983                 smp_rmb();
2984                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2985         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2986
2987         return last_update_time;
2988 }
2989 #else
2990 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2991 {
2992         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2993 }
2994 #endif
2995
2996 /*
2997  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2998  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2999  */
3000 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3001 {
3002         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3003         u64 last_update_time;
3004
3005         /*
3006          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3007          * from its (source) cfs_rq
3008          */
3009         if (se->avg.last_update_time == 0)
3010                 return;
3011
3012         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3013
3014         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3015         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3016         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3017 }
3018
3019 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3020 {
3021         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3022 }
3023
3024 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3025 {
3026         return cfs_rq->avg.load_avg;
3027 }
3028
3029 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3030
3031 #else /* CONFIG_SMP */
3032
3033 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3034 {
3035         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3036         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3037
3038         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3039 }
3040
3041 static inline void
3042 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3043 static inline void
3044 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3045 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3046
3047 static inline void
3048 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3049 static inline void
3050 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3051
3052 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3053 {
3054         return 0;
3055 }
3056
3057 #endif /* CONFIG_SMP */
3058
3059 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3060 {
3061 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3062         struct task_struct *tsk = NULL;
3063
3064         if (entity_is_task(se))
3065                 tsk = task_of(se);
3066
3067         if (se->statistics.sleep_start) {
3068                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3069
3070                 if ((s64)delta < 0)
3071                         delta = 0;
3072
3073                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3074                         se->statistics.sleep_max = delta;
3075
3076                 se->statistics.sleep_start = 0;
3077                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3078
3079                 if (tsk) {
3080                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3081                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3082                 }
3083         }
3084         if (se->statistics.block_start) {
3085                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3086
3087                 if ((s64)delta < 0)
3088                         delta = 0;
3089
3090                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3091                         se->statistics.block_max = delta;
3092
3093                 se->statistics.block_start = 0;
3094                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3095
3096                 if (tsk) {
3097                         if (tsk->in_iowait) {
3098                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3099                                 se->statistics.iowait_count++;
3100                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3101                         }
3102
3103                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3104
3105                         /*
3106                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3107                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3108                          * amount of time that the task spent sleeping:
3109                          */
3110                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3111                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3112                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3113                                                 delta >> 20);
3114                         }
3115                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3116                 }
3117         }
3118 #endif
3119 }
3120
3121 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3122 {
3123 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3124         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3125
3126         if (d < 0)
3127                 d = -d;
3128
3129         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3130                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3131 #endif
3132 }
3133
3134 static void
3135 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3136 {
3137         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3138
3139         /*
3140          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3141          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3142          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3143          * stays open at the end.
3144          */
3145         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3146                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3147
3148         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3149         if (!initial) {
3150                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3151
3152                 /*
3153                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3154                  * for a gentler effect of sleepers:
3155                  */
3156                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3157                         thresh >>= 1;
3158
3159                 vruntime -= thresh;
3160         }
3161
3162         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3163         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3164 }
3165
3166 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3167
3168 static inline void check_schedstat_required(void)
3169 {
3170 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3171         if (schedstat_enabled())
3172                 return;
3173
3174         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3175         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3176                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3177                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3178                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3179                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3180                 pr_warn_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3181                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3182                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3183                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3184         }
3185 #endif
3186 }
3187
3188 static void
3189 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3190 {
3191         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING);
3192         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3193
3194         /*
3195          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3196          * update_curr().
3197          */
3198         if (renorm && curr)
3199                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3200
3201         update_curr(cfs_rq);
3202
3203         /*
3204          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3205          * moment in time, instead of some random moment in the past.
3206          */
3207         if (renorm && !curr)
3208                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3209
3210         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3211         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3212         update_cfs_shares(cfs_rq);
3213
3214         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3215                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3216                 if (schedstat_enabled())
3217                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3218         }
3219
3220         check_schedstat_required();
3221         if (schedstat_enabled()) {
3222                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3223                 check_spread(cfs_rq, se);
3224         }
3225         if (!curr)
3226                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3227         se->on_rq = 1;
3228
3229         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3230                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3231                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3232         }
3233 }
3234
3235 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3236 {
3237         for_each_sched_entity(se) {
3238                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3239                 if (cfs_rq->last != se)
3240                         break;
3241
3242                 cfs_rq->last = NULL;
3243         }
3244 }
3245
3246 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3247 {
3248         for_each_sched_entity(se) {
3249                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3250                 if (cfs_rq->next != se)
3251                         break;
3252
3253                 cfs_rq->next = NULL;
3254         }
3255 }
3256
3257 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3258 {
3259         for_each_sched_entity(se) {
3260                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3261                 if (cfs_rq->skip != se)
3262                         break;
3263
3264                 cfs_rq->skip = NULL;
3265         }
3266 }
3267
3268 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3269 {
3270         if (cfs_rq->last == se)
3271                 __clear_buddies_last(se);
3272
3273         if (cfs_rq->next == se)
3274                 __clear_buddies_next(se);
3275
3276         if (cfs_rq->skip == se)
3277                 __clear_buddies_skip(se);
3278 }
3279
3280 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3281
3282 static void
3283 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3284 {
3285         /*
3286          * Update run-time statistics of the 'current'.
3287          */
3288         update_curr(cfs_rq);
3289         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3290
3291         if (schedstat_enabled())
3292                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3293
3294         clear_buddies(cfs_rq, se);
3295
3296         if (se != cfs_rq->curr)
3297                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3298         se->on_rq = 0;
3299         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3300
3301         /*
3302          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3303          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3304          * movement in our normalized position.
3305          */
3306         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3307                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3308
3309         /* return excess runtime on last dequeue */
3310         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3311
3312         update_min_vruntime(cfs_rq);
3313         update_cfs_shares(cfs_rq);
3314 }
3315
3316 /*
3317  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3318  */
3319 static void
3320 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3321 {
3322         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3323         struct sched_entity *se;
3324         s64 delta;
3325
3326         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3327         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3328         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3329                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3330                 /*
3331                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3332                  * re-elected due to buddy favours.
3333                  */
3334                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3335                 return;
3336         }
3337
3338         /*
3339          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3340          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3341          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3342          */
3343         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3344                 return;
3345
3346         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3347         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3348
3349         if (delta < 0)
3350                 return;
3351
3352         if (delta > ideal_runtime)
3353                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3354 }
3355
3356 static void
3357 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3358 {
3359         /* 'current' is not kept within the tree. */
3360         if (se->on_rq) {
3361                 /*
3362                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3363                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3364                  * runqueue.
3365                  */
3366                 if (schedstat_enabled())
3367                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3368                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3369                 update_load_avg(se, 1);
3370         }
3371
3372         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3373         cfs_rq->curr = se;
3374 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3375         /*
3376          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3377          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3378          * when there are only lesser-weight tasks around):
3379          */
3380         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3381                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3382                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3383         }
3384 #endif
3385         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3386 }
3387
3388 static int
3389 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3390
3391 /*
3392  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3393  * 1) keep things fair between processes/task groups
3394  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3395  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3396  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3397  */
3398 static struct sched_entity *
3399 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3400 {
3401         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3402         struct sched_entity *se;
3403
3404         /*
3405          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3406          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3407          */
3408         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3409                 left = curr;
3410
3411         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3412
3413         /*
3414          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3415          * be done without getting too unfair.
3416          */
3417         if (cfs_rq->skip == se) {
3418                 struct sched_entity *second;
3419
3420                 if (se == curr) {
3421                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3422                 } else {
3423                         second = __pick_next_entity(se);
3424                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3425                                 second = curr;
3426                 }
3427
3428                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3429                         se = second;
3430         }
3431
3432         /*
3433          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3434          */
3435         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3436                 se = cfs_rq->last;
3437
3438         /*
3439          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3440          */
3441         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3442                 se = cfs_rq->next;
3443
3444         clear_buddies(cfs_rq, se);
3445
3446         return se;
3447 }
3448
3449 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3450
3451 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3452 {
3453         /*
3454          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3455          * was not called and update_curr() has to be done:
3456          */
3457         if (prev->on_rq)
3458                 update_curr(cfs_rq);
3459
3460         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3461         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3462
3463         if (schedstat_enabled()) {
3464                 check_spread(cfs_rq, prev);
3465                 if (prev->on_rq)
3466                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3467         }
3468
3469         if (prev->on_rq) {
3470                 /* Put 'current' back into the tree. */
3471                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3472                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3473                 update_load_avg(prev, 0);
3474         }
3475         cfs_rq->curr = NULL;
3476 }
3477
3478 static void
3479 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3480 {
3481         /*
3482          * Update run-time statistics of the 'current'.
3483          */
3484         update_curr(cfs_rq);
3485
3486         /*
3487          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3488          */
3489         update_load_avg(curr, 1);
3490         update_cfs_shares(cfs_rq);
3491
3492 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3493         /*
3494          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3495          * validating it and just reschedule.
3496          */
3497         if (queued) {
3498                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3499                 return;
3500         }
3501         /*
3502          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3503          */
3504         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3505                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3506                 return;
3507 #endif
3508
3509         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3510                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3511 }
3512
3513
3514 /**************************************************
3515  * CFS bandwidth control machinery
3516  */
3517
3518 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3519
3520 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3521 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3522
3523 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3524 {
3525         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3526 }
3527
3528 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3529 {
3530         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3531 }
3532
3533 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3534 {
3535         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3536 }
3537 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3538 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3539 {
3540         return true;
3541 }
3542
3543 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3544 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3545 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3546
3547 /*
3548  * default period for cfs group bandwidth.
3549  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3550  */
3551 static inline u64 default_cfs_period(void)
3552 {
3553         return 100000000ULL;
3554 }
3555
3556 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3557 {
3558         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3559 }
3560
3561 /*
3562  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3563  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3564  * additional synchronization around rq->lock.
3565  *
3566  * requires cfs_b->lock
3567  */
3568 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3569 {
3570         u64 now;
3571
3572         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3573                 return;
3574
3575         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3576         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3577         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3578 }
3579
3580 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3581 {
3582         return &tg->cfs_bandwidth;
3583 }
3584
3585 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3586 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3587 {
3588         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3589                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3590
3591         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3592 }
3593
3594 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3595 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3596 {
3597         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3598         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3599         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3600
3601         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3602         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3603
3604         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3605         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3606                 amount = min_amount;
3607         else {
3608                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3609
3610                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3611                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3612                         cfs_b->runtime -= amount;
3613                         cfs_b->idle = 0;
3614                 }
3615         }
3616         expires = cfs_b->runtime_expires;
3617         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3618
3619         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3620         /*
3621          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3622          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3623          * issued.
3624          */
3625         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3626                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3627
3628         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3629 }
3630
3631 /*
3632  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3633  * fact that rq->clock snapshots this value.
3634  */
3635 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3636 {
3637         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3638
3639         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3640         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3641                 return;
3642
3643         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3644                 return;
3645
3646         /*
3647          * If the local deadline has passed we have to consider the
3648          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3649          * has not truly expired.
3650          *
3651          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3652          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3653          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3654          * exact equality, so a partial write will still work.
3655          */
3656
3657         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3658                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3659                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3660         } else {
3661                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3662                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3663         }
3664 }
3665
3666 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3667 {
3668         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3669         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3670         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3671
3672         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3673                 return;
3674
3675         /*
3676          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3677          * hierarchy can be throttled
3678          */
3679         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3680                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3681 }
3682
3683 static __always_inline
3684 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3685 {
3686         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3687                 return;
3688
3689         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3690 }
3691
3692 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3693 {
3694         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3695 }
3696
3697 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3698 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3699 {
3700         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3701 }
3702
3703 /*
3704  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3705  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3706  * load-balance operations.
3707  */
3708 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3709                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3710 {
3711         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3712
3713         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3714         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3715
3716         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3717                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3718 }
3719
3720 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3721 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3722 {
3723         struct rq *rq = data;
3724         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3725
3726         cfs_rq->throttle_count--;
3727 #ifdef CONFIG_SMP
3728         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3729                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3730                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3731                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3732         }
3733 #endif
3734
3735         return 0;
3736 }
3737
3738 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3739 {
3740         struct rq *rq = data;
3741         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3742
3743         /* group is entering throttled state, stop time */
3744         if (!cfs_rq->throttle_count)
3745                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3746         cfs_rq->throttle_count++;
3747
3748         return 0;
3749 }
3750
3751 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3752 {
3753         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3754         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3755         struct sched_entity *se;
3756         long task_delta, dequeue = 1;
3757         bool empty;
3758
3759         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3760
3761         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3762         rcu_read_lock();
3763         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3764         rcu_read_unlock();
3765
3766         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3767         for_each_sched_entity(se) {
3768                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3769                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3770                 if (!se->on_rq)
3771                         break;
3772
3773                 if (dequeue)
3774                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3775                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3776
3777                 if (qcfs_rq->load.weight)
3778                         dequeue = 0;
3779         }
3780
3781         if (!se)
3782                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3783
3784         cfs_rq->throttled = 1;
3785         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3786         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3787         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3788
3789         /*
3790          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3791          * distribute_cfs_runtime will not see us
3792          */
3793         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3794
3795         /*
3796          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3797          * timer is running.
3798          */
3799         if (empty)
3800                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3801
3802         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3803 }
3804
3805 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3806 {
3807         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3808         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3809         struct sched_entity *se;
3810         int enqueue = 1;
3811         long task_delta;
3812
3813         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3814
3815         cfs_rq->throttled = 0;
3816
3817         update_rq_clock(rq);
3818
3819         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3820         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3821         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3822         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3823
3824         /* update hierarchical throttle state */
3825         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3826
3827         if (!cfs_rq->load.weight)
3828                 return;
3829
3830         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3831         for_each_sched_entity(se) {
3832                 if (se->on_rq)
3833                         enqueue = 0;
3834
3835                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3836                 if (enqueue)
3837                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3838                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3839
3840                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3841                         break;
3842         }
3843
3844         if (!se)
3845                 add_nr_running(rq, task_delta);
3846
3847         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3848         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3849                 resched_curr(rq);
3850 }
3851
3852 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3853                 u64 remaining, u64 expires)
3854 {
3855         struct cfs_rq *cfs_rq;
3856         u64 runtime;
3857         u64 starting_runtime = remaining;
3858
3859         rcu_read_lock();
3860         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3861                                 throttled_list) {
3862                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3863
3864                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3865                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3866                         goto next;
3867
3868                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3869                 if (runtime > remaining)
3870                         runtime = remaining;
3871                 remaining -= runtime;
3872
3873                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3874                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3875
3876                 /* we check whether we're throttled above */
3877                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3878                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3879
3880 next:
3881                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3882
3883                 if (!remaining)
3884                         break;
3885         }
3886         rcu_read_unlock();
3887
3888         return starting_runtime - remaining;
3889 }
3890
3891 /*
3892  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3893  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3894  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3895  * used to track this state.
3896  */
3897 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3898 {
3899         u64 runtime, runtime_expires;
3900         int throttled;
3901
3902         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3903         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3904                 goto out_deactivate;
3905
3906         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3907         cfs_b->nr_periods += overrun;
3908
3909         /*
3910          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3911          * we're going inactive then everything else can be deferred
3912          */
3913         if (cfs_b->idle && !throttled)
3914                 goto out_deactivate;
3915
3916         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3917
3918         if (!throttled) {
3919                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3920                 cfs_b->idle = 1;
3921                 return 0;
3922         }
3923
3924         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3925         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3926
3927         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3928
3929         /*
3930          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3931          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3932          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3933          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3934          * only by limited amounts in that extreme case.
3935          */
3936         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3937                 runtime = cfs_b->runtime;
3938                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3939                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3940                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3941                                                  runtime_expires);
3942                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3943
3944                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3945
3946                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3947         }
3948
3949         /*
3950          * While we are ensured activity in the period following an
3951          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3952          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3953          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3954          */
3955         cfs_b->idle = 0;
3956
3957         return 0;
3958
3959 out_deactivate:
3960         return 1;
3961 }
3962
3963 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3964 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3965 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3966 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3967 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3968 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3969
3970 /*
3971  * Are we near the end of the current quota period?
3972  *
3973  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3974  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3975  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3976  */
3977 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3978 {
3979         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3980         u64 remaining;
3981
3982         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3983         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3984                 return 1;
3985
3986         /* is a quota refresh about to occur? */
3987         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3988         if (remaining < min_expire)
3989                 return 1;
3990
3991         return 0;
3992 }
3993
3994 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3995 {
3996         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3997
3998         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3999         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4000                 return;
4001
4002         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4003                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4004                         HRTIMER_MODE_REL);
4005 }
4006
4007 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4008 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4009 {
4010         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4011         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4012
4013         if (slack_runtime <= 0)
4014                 return;
4015
4016         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4017         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4018             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4019                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4020
4021                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4022                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4023                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4024                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4025         }
4026         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4027
4028         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4029         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4030 }
4031
4032 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4033 {
4034         if (!cfs_bandwidth_used())
4035                 return;
4036
4037         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4038                 return;
4039
4040         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4041 }
4042
4043 /*
4044  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4045  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4046  */
4047 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4048 {
4049         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4050         u64 expires;
4051
4052         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4053         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4054         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4055                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4056                 return;
4057         }
4058
4059         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4060                 runtime = cfs_b->runtime;
4061
4062         expires = cfs_b->runtime_expires;
4063         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4064
4065         if (!runtime)
4066                 return;
4067
4068         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4069
4070         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4071         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4072                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4073         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4074 }
4075
4076 /*
4077  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4078  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4079  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4080  */
4081 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4082 {
4083         if (!cfs_bandwidth_used())
4084                 return;
4085
4086         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4087         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4088                 return;
4089
4090         /* ensure the group is not already throttled */
4091         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4092                 return;
4093
4094         /* update runtime allocation */
4095         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4096         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4097                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4098 }
4099
4100 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4101 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4102 {
4103         if (!cfs_bandwidth_used())
4104                 return false;
4105
4106         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4107                 return false;
4108
4109         /*
4110          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4111          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4112          */
4113         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4114                 return true;
4115
4116         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4117         return true;
4118 }
4119
4120 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4121 {
4122         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4123                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4124
4125         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4126
4127         return HRTIMER_NORESTART;
4128 }
4129
4130 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4131 {
4132         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4133                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4134         int overrun;
4135         int idle = 0;
4136
4137         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4138         for (;;) {
4139                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4140                 if (!overrun)
4141                         break;
4142
4143                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4144         }
4145         if (idle)
4146                 cfs_b->period_active = 0;
4147         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4148
4149         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4150 }
4151
4152 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4153 {
4154         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4155         cfs_b->runtime = 0;
4156         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4157         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4158
4159         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4160         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4161         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4162         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4163         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4164 }
4165
4166 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4167 {
4168         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4169         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4170 }
4171
4172 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4173 {
4174         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4175
4176         if (!cfs_b->period_active) {
4177                 cfs_b->period_active = 1;
4178                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4179                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4180         }
4181 }
4182
4183 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4184 {
4185         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4186         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4187                 return;
4188
4189         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4190         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4191 }
4192
4193 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4194 {
4195         struct cfs_rq *cfs_rq;
4196
4197         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4198                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4199
4200                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4201                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4202                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4203         }
4204 }
4205
4206 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4207 {
4208         struct cfs_rq *cfs_rq;
4209
4210         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4211                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4212                         continue;
4213
4214                 /*
4215                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4216                  * there's some valid quota amount
4217                  */
4218                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4219                 /*
4220                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4221                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4222                  */
4223                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4224
4225                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4226                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4227         }
4228 }
4229
4230 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4231 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4232 {
4233         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4234 }
4235
4236 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4237 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4238 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4239 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4240
4241 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4242 {
4243         return 0;
4244 }
4245
4246 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4247 {
4248         return 0;
4249 }
4250
4251 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4252                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4253 {
4254         return 0;
4255 }
4256
4257 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4258
4259 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4260 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4261 #endif
4262
4263 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4264 {
4265         return NULL;
4266 }
4267 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4268 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4269 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4270
4271 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4272
4273 /**************************************************
4274  * CFS operations on tasks:
4275  */
4276
4277 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4278 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4279 {
4280         struct sched_entity *se = &p->se;
4281         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4282
4283         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4284
4285         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4286                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4287                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4288                 s64 delta = slice - ran;
4289
4290                 if (delta < 0) {
4291                         if (rq->curr == p)
4292                                 resched_curr(rq);
4293                         return;
4294                 }
4295                 hrtick_start(rq, delta);
4296         }
4297 }
4298
4299 /*
4300  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4301  * current task is from our class and nr_running is low enough
4302  * to matter.
4303  */
4304 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4305 {
4306         struct task_struct *curr = rq->curr;
4307
4308         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4309                 return;
4310
4311         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4312                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4313 }
4314 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4315 static inline void
4316 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4317 {
4318 }
4319
4320 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4321 {
4322 }
4323 #endif
4324
4325 /*
4326  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4327  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4328  * then put the task into the rbtree:
4329  */
4330 static void
4331 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4332 {
4333         struct cfs_rq *cfs_rq;
4334         struct sched_entity *se = &p->se;
4335
4336         for_each_sched_entity(se) {
4337                 if (se->on_rq)
4338                         break;
4339                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4340                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4341
4342                 /*
4343                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4344                  *
4345                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4346                  * post the final h_nr_running increment below.
4347                 */
4348                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4349                         break;
4350                 cfs_rq->h_nr_running++;
4351
4352                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4353         }
4354
4355         for_each_sched_entity(se) {
4356                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4357                 cfs_rq->h_nr_running++;
4358
4359                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4360                         break;
4361
4362                 update_load_avg(se, 1);
4363                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4364         }
4365
4366         if (!se)
4367                 add_nr_running(rq, 1);
4368
4369         hrtick_update(rq);
4370 }
4371
4372 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4373
4374 /*
4375  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4376  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4377  * update the fair scheduling stats:
4378  */
4379 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4380 {
4381         struct cfs_rq *cfs_rq;
4382         struct sched_entity *se = &p->se;
4383         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4384
4385         for_each_sched_entity(se) {
4386                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4387                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4388
4389                 /*
4390                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4391                  *
4392                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4393                  * post the final h_nr_running decrement below.
4394                 */
4395                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4396                         break;
4397                 cfs_rq->h_nr_running--;
4398
4399                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4400                 if (cfs_rq->load.weight) {
4401                         /*
4402                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4403                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4404                          */
4405                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4406                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4407
4408                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4409                         se = parent_entity(se);
4410                         break;
4411                 }
4412                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4413         }
4414
4415         for_each_sched_entity(se) {
4416                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4417                 cfs_rq->h_nr_running--;
4418
4419                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4420                         break;
4421
4422                 update_load_avg(se, 1);
4423                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4424         }
4425
4426         if (!se)
4427                 sub_nr_running(rq, 1);
4428
4429         hrtick_update(rq);
4430 }
4431
4432 #ifdef CONFIG_SMP
4433
4434 /*
4435  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4436  */
4437
4438 /*
4439  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4440  *
4441  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4442  *
4443  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4444  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4445  *
4446  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4447  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4448  *
4449  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4450  *
4451  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4452  *
4453  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4454  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4455  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4456  * fixed_power_int())
4457  *
4458  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4459  */
4460 #define DEGRADE_SHIFT           7
4461
4462 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4463 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4464         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4465         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4466         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4467         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4468         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4469 };
4470
4471 /*
4472  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4473  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4474  * adding any new load.
4475  */
4476 static unsigned long
4477 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4478 {
4479         int j = 0;
4480
4481         if (!missed_updates)
4482                 return load;
4483
4484         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4485                 return 0;
4486
4487         if (idx == 1)
4488                 return load >> missed_updates;
4489
4490         while (missed_updates) {
4491                 if (missed_updates % 2)
4492                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4493
4494                 missed_updates >>= 1;
4495                 j++;
4496         }
4497         return load;
4498 }
4499
4500 /**
4501  * __update_cpu_load - update the rq->cpu_load[] statistics
4502  * @this_rq: The rq to update statistics for
4503  * @this_load: The current load
4504  * @pending_updates: The number of missed updates
4505  * @active: !0 for NOHZ_FULL
4506  *
4507  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4508  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4509  *
4510  * This function computes a decaying average:
4511  *
4512  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4513  *
4514  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4515  * the @pending_updates argument.
4516  *
4517  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4518  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4519  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4520  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4521  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4522  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4523  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4524  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4525  *
4526  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4527  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4528  *
4529  * For regular NOHZ, this reduces to:
4530  *
4531  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4532  *
4533  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4534  * term. See the @active paramter.
4535  */
4536 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4537                               unsigned long pending_updates, int active)
4538 {
4539         unsigned long tickless_load = active ? this_rq->cpu_load[0] : 0;
4540         int i, scale;
4541
4542         this_rq->nr_load_updates++;
4543
4544         /* Update our load: */
4545         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4546         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4547                 unsigned long old_load, new_load;
4548
4549                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4550
4551                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4552                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4553                 if (tickless_load) {
4554                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4555                         /*
4556                          * old_load can never be a negative value because a
4557                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4558                          * original tickless_load.
4559                          */
4560                         old_load += tickless_load;
4561                 }
4562                 new_load = this_load;
4563                 /*
4564                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4565                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4566                  * example.
4567                  */
4568                 if (new_load > old_load)
4569                         new_load += scale - 1;
4570
4571                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4572         }
4573
4574         sched_avg_update(this_rq);
4575 }
4576
4577 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4578 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4579 {
4580         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4581 }
4582
4583 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4584 static void __update_cpu_load_nohz(struct rq *this_rq,
4585                                    unsigned long curr_jiffies,
4586                                    unsigned long load,
4587                                    int active)
4588 {
4589         unsigned long pending_updates;
4590
4591         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4592         if (pending_updates) {
4593                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4594                 /*
4595                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4596                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4597                  * its weighted load.
4598                  */
4599                 __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates, active);
4600         }
4601 }
4602
4603 /*
4604  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4605  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4606  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4607  *
4608  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4609  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4610  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4611  * (tick_nohz_idle_exit).
4612  *
4613  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4614  */
4615
4616 /*
4617  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4618  * idle balance.
4619  */
4620 static void update_cpu_load_idle(struct rq *this_rq)
4621 {
4622         /*
4623          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4624          */
4625         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4626                 return;
4627
4628         __update_cpu_load_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0, 0);
4629 }
4630
4631 /*
4632  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4633  */
4634 void update_cpu_load_nohz(int active)
4635 {
4636         struct rq *this_rq = this_rq();
4637         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4638         unsigned long load = active ? weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)) : 0;
4639
4640         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4641                 return;
4642
4643         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4644         __update_cpu_load_nohz(this_rq, curr_jiffies, load, active);
4645         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4646 }
4647 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4648
4649 /*
4650  * Called from scheduler_tick()
4651  */
4652 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4653 {
4654         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4655         /*
4656          * See the mess around update_cpu_load_idle() / update_cpu_load_nohz().
4657          */
4658         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4659         __update_cpu_load(this_rq, load, 1, 1);
4660 }
4661
4662 /*
4663  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4664  * according to the scheduling class and "nice" value.
4665  *
4666  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4667  * balance conservatively.
4668  */
4669 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4670 {
4671         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4672         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4673
4674         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4675                 return total;
4676
4677         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4678 }
4679
4680 /*
4681  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4682  * according to the scheduling class and "nice" value.
4683  */
4684 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4685 {
4686         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4687         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4688
4689         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4690                 return total;
4691
4692         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4693 }
4694
4695 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4696 {
4697         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4698 }
4699
4700 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4701 {
4702         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4703 }
4704
4705 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4706 {
4707         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4708         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4709         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4710
4711         if (nr_running)
4712                 return load_avg / nr_running;
4713
4714         return 0;
4715 }
4716
4717 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4718 {
4719         /*
4720          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4721          * about the boundary, really active task won't care
4722          * about the loss.
4723          */
4724         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4725                 current->wakee_flips >>= 1;
4726                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4727         }
4728
4729         if (current->last_wakee != p) {
4730                 current->last_wakee = p;
4731                 current->wakee_flips++;
4732         }
4733 }
4734
4735 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4736 {
4737         struct sched_entity *se = &p->se;
4738         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4739         u64 min_vruntime;
4740
4741 #ifndef CONFIG_64BIT
4742         u64 min_vruntime_copy;
4743
4744         do {
4745                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4746                 smp_rmb();
4747                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4748         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4749 #else
4750         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4751 #endif
4752
4753         se->vruntime -= min_vruntime;
4754         record_wakee(p);
4755 }
4756
4757 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4758 /*
4759  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4760  *
4761  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4762  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4763  * can calculate the shift in shares.
4764  *
4765  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4766  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4767  * total group weight.
4768  *
4769  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4770  * distribution (s_i) using:
4771  *
4772  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4773  *
4774  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4775  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4776  * shares distribution (s_i):
4777  *
4778  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4779  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4780  *
4781  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4782  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4783  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4784  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4785  *
4786  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4787  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4788  *
4789  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4790  *
4791  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4792  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4793  * weight and shares distributions like:
4794  *
4795  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4796  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4797  *
4798  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4799  *
4800  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4801  *
4802  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4803  *
4804  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4805  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4806  * 4/7) times the weight of the group.
4807  */
4808 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4809 {
4810         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4811
4812         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4813                 return wl;
4814
4815         for_each_sched_entity(se) {
4816                 long w, W;
4817
4818                 tg = se->my_q->tg;
4819
4820                 /*
4821                  * W = @wg + \Sum rw_j
4822                  */
4823                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4824
4825                 /*
4826                  * w = rw_i + @wl
4827                  */
4828                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4829
4830                 /*
4831                  * wl = S * s'_i; see (2)
4832                  */
4833                 if (W > 0 && w < W)
4834                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4835                 else
4836                         wl = tg->shares;
4837
4838                 /*
4839                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4840                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4841                  * calc_cfs_shares().
4842                  */
4843                 if (wl < MIN_SHARES)
4844                         wl = MIN_SHARES;
4845
4846                 /*
4847                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4848                  */
4849                 wl -= se->avg.load_avg;
4850
4851                 /*
4852                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4853                  * the final effective load change on the root group. Since
4854                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4855                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4856                  * resulting from this level per the above.
4857                  */
4858                 wg = 0;
4859         }
4860
4861         return wl;
4862 }
4863 #else
4864
4865 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4866 {
4867         return wl;
4868 }
4869
4870 #endif
4871
4872 /*
4873  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4874  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4875  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4876  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4877  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4878  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4879  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4880  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4881  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4882  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4883  */
4884 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4885 {
4886         unsigned int master = current->wakee_flips;
4887         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4888         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4889
4890         if (master < slave)
4891                 swap(master, slave);
4892         if (slave < factor || master < slave * factor)
4893                 return 0;
4894         return 1;
4895 }
4896
4897 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4898 {
4899         s64 this_load, load;
4900         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4901         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4902         struct task_group *tg;
4903         unsigned long weight;
4904         int balanced;
4905
4906         idx       = sd->wake_idx;
4907         this_cpu  = smp_processor_id();
4908         prev_cpu  = task_cpu(p);
4909         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4910         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4911
4912         /*
4913          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4914          * effect of the currently running task from the load
4915          * of the current CPU:
4916          */
4917         if (sync) {
4918                 tg = task_group(current);
4919                 weight = current->se.avg.load_avg;
4920
4921                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4922                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4923         }
4924
4925         tg = task_group(p);
4926         weight = p->se.avg.load_avg;
4927
4928         /*
4929          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4930          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4931          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4932          * about that, so that's good too.
4933          *
4934          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4935          * task to be woken on this_cpu.
4936          */
4937         this_eff_load = 100;
4938         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4939
4940         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4941         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4942
4943         if (this_load > 0) {
4944                 this_eff_load *= this_load +
4945                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4946
4947                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4948         }
4949
4950         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4951
4952         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4953
4954         if (!balanced)
4955                 return 0;
4956
4957         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4958         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4959
4960         return 1;
4961 }
4962
4963 /*
4964  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4965  * domain.
4966  */
4967 static struct sched_group *
4968 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4969                   int this_cpu, int sd_flag)
4970 {
4971         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4972         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4973         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4974         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4975
4976         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4977                 load_idx = sd->wake_idx;
4978
4979         do {
4980                 unsigned long load, avg_load;
4981                 int local_group;
4982                 int i;
4983
4984                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4985                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4986                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4987                         continue;
4988
4989                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4990                                                sched_group_cpus(group));
4991
4992                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4993                 avg_load = 0;
4994
4995                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4996                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4997                         if (local_group)
4998                                 load = source_load(i, load_idx);
4999                         else
5000                                 load = target_load(i, load_idx);
5001
5002                         avg_load += load;
5003                 }
5004
5005                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5006                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5007
5008                 if (local_group) {
5009                         this_load = avg_load;
5010                 } else if (avg_load < min_load) {
5011                         min_load = avg_load;
5012                         idlest = group;
5013                 }
5014         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5015
5016         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5017                 return NULL;
5018         return idlest;
5019 }
5020
5021 /*
5022  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5023  */
5024 static int
5025 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5026 {
5027         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5028         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5029         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5030         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5031         int shallowest_idle_cpu = -1;
5032         int i;
5033
5034         /* Traverse only the allowed CPUs */
5035         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5036                 if (idle_cpu(i)) {
5037                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5038                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5039                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5040                                 /*
5041                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5042                                  * has the smallest exit latency irrespective
5043                                  * of any idle timestamp.
5044                                  */
5045                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5046                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5047                                 shallowest_idle_cpu = i;
5048                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5049                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5050                                 /*
5051                                  * If equal or no active idle state, then
5052                                  * the most recently idled CPU might have
5053                                  * a warmer cache.
5054                                  */
5055                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5056                                 shallowest_idle_cpu = i;
5057                         }
5058                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5059                         load = weighted_cpuload(i);
5060                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5061                                 min_load = load;
5062                                 least_loaded_cpu = i;
5063                         }
5064                 }
5065         }
5066
5067         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5068 }
5069
5070 /*
5071  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5072  */
5073 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5074 {
5075         struct sched_domain *sd;
5076         struct sched_group *sg;
5077         int i = task_cpu(p);
5078
5079         if (idle_cpu(target))
5080                 return target;
5081
5082         /*
5083          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5084          */
5085         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5086                 return i;
5087
5088         /*
5089          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5090          *
5091          * A completely idle sched group at higher domains is more
5092          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5093          * domains have smaller groups and usually share hardware
5094          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5095          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5096          * on the shared cpu pipeline.
5097          *
5098          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5099          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5100          * returning 'target', which we've already established, isn't
5101          * idle.
5102          */
5103         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5104         for_each_lower_domain(sd) {
5105                 sg = sd->groups;
5106                 do {
5107                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5108                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5109                                 goto next;
5110
5111                         /* Ensure the entire group is idle */
5112                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5113                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5114                                         goto next;
5115                         }
5116
5117                         /*
5118                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5119                          * whole group is idle.
5120                          */
5121                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5122                                         tsk_cpus_allowed(p));
5123                         goto done;
5124 next:
5125                         sg = sg->next;
5126                 } while (sg != sd->groups);
5127         }
5128 done:
5129         return target;
5130 }
5131
5132 /*
5133  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5134  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5135  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5136  * CFS task (ie cpu_capacity).
5137  *
5138  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5139  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5140  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5141  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5142  * (arch_scale_freq_capacity()).
5143  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5144  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5145  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5146  *
5147  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5148  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5149  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5150  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5151  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5152  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5153  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5154  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5155  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5156  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5157  */
5158 static int cpu_util(int cpu)
5159 {
5160         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5161         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5162
5163         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5164 }
5165
5166 /*
5167  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5168  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5169  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5170  *
5171  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5172  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5173  *
5174  * Returns the target cpu number.
5175  *
5176  * preempt must be disabled.
5177  */
5178 static int
5179 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5180 {
5181         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5182         int cpu = smp_processor_id();
5183         int new_cpu = prev_cpu;
5184         int want_affine = 0;
5185         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5186
5187         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5188                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5189
5190         rcu_read_lock();
5191         for_each_domain(cpu, tmp) {
5192                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5193                         break;
5194
5195                 /*
5196                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5197                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5198                  */
5199                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5200                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5201                         affine_sd = tmp;
5202                         break;
5203                 }
5204
5205                 if (tmp->flags & sd_flag)
5206                         sd = tmp;
5207                 else if (!want_affine)
5208                         break;
5209         }
5210
5211         if (affine_sd) {
5212                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5213                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5214                         new_cpu = cpu;
5215         }
5216
5217         if (!sd) {
5218                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5219                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5220
5221         } else while (sd) {
5222                 struct sched_group *group;
5223                 int weight;
5224
5225                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5226                         sd = sd->child;
5227                         continue;
5228                 }
5229
5230                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5231                 if (!group) {
5232                         sd = sd->child;
5233                         continue;
5234                 }
5235
5236                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5237                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5238                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5239                         sd = sd->child;
5240                         continue;
5241                 }
5242
5243                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5244                 cpu = new_cpu;
5245                 weight = sd->span_weight;
5246                 sd = NULL;
5247                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5248                         if (weight <= tmp->span_weight)
5249                                 break;
5250                         if (tmp->flags & sd_flag)
5251                                 sd = tmp;
5252                 }
5253                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5254         }
5255         rcu_read_unlock();
5256
5257         return new_cpu;
5258 }
5259
5260 /*
5261  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5262  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5263  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5264  */
5265 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5266 {
5267         /*
5268          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5269          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5270          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5271          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5272          * load sounds not bad.
5273          */
5274         remove_entity_load_avg(&p->se);
5275
5276         /* Tell new CPU we are migrated */
5277         p->se.avg.last_update_time = 0;
5278
5279         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5280         p->se.exec_start = 0;
5281 }
5282
5283 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5284 {
5285         remove_entity_load_avg(&p->se);
5286 }
5287 #endif /* CONFIG_SMP */
5288
5289 static unsigned long
5290 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5291 {
5292         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5293
5294         /*
5295          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5296          * to virtual-time in his units.
5297          *
5298          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5299          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5300          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5301          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5302          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5303          *
5304          * This is especially important for buddies when the leftmost
5305          * task is higher priority than the buddy.
5306          */
5307         return calc_delta_fair(gran, se);
5308 }
5309
5310 /*
5311  * Should 'se' preempt 'curr'.
5312  *
5313  *             |s1
5314  *        |s2
5315  *   |s3
5316  *         g
5317  *      |<--->|c
5318  *
5319  *  w(c, s1) = -1
5320  *  w(c, s2) =  0
5321  *  w(c, s3) =  1
5322  *
5323  */
5324 static int
5325 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5326 {
5327         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5328
5329         if (vdiff <= 0)
5330                 return -1;
5331
5332         gran = wakeup_gran(curr, se);
5333         if (vdiff > gran)
5334                 return 1;
5335
5336         return 0;
5337 }
5338
5339 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5340 {
5341         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5342                 return;
5343
5344         for_each_sched_entity(se)
5345                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5346 }
5347
5348 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5349 {
5350         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5351                 return;
5352
5353         for_each_sched_entity(se)
5354                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5355 }
5356
5357 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5358 {
5359         for_each_sched_entity(se)
5360                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5361 }
5362
5363 /*
5364  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5365  */
5366 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5367 {
5368         struct task_struct *curr = rq->curr;
5369         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5370         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5371         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5372         int next_buddy_marked = 0;
5373
5374         if (unlikely(se == pse))
5375                 return;
5376
5377         /*
5378          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5379          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5380          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5381          * next-buddy nomination below.
5382          */
5383         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5384                 return;
5385
5386         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5387                 set_next_buddy(pse);
5388                 next_buddy_marked = 1;
5389         }
5390
5391         /*
5392          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5393          * wake up path.
5394          *
5395          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5396          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5397          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5398          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5399          * below.
5400          */
5401         if (test_tsk_need_resched(curr))
5402                 return;
5403
5404         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5405         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5406             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5407                 goto preempt;
5408
5409         /*
5410          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5411          * is driven by the tick):
5412          */
5413         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5414                 return;
5415
5416         find_matching_se(&se, &pse);
5417         update_curr(cfs_rq_of(se));
5418         BUG_ON(!pse);
5419         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5420                 /*
5421                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5422                  * triggering this preemption.
5423                  */
5424                 if (!next_buddy_marked)
5425                         set_next_buddy(pse);
5426                 goto preempt;
5427         }
5428
5429         return;
5430
5431 preempt:
5432         resched_curr(rq);
5433         /*
5434          * Only set the backward buddy when the current task is still
5435          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5436          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5437          * point, either of which can * drop the rq lock.
5438          *
5439          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5440          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5441          */
5442         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5443                 return;
5444
5445         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5446                 set_last_buddy(se);
5447 }
5448
5449 static struct task_struct *
5450 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5451 {
5452         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5453         struct sched_entity *se;
5454         struct task_struct *p;
5455         int new_tasks;
5456
5457 again:
5458 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5459         if (!cfs_rq->nr_running)
5460                 goto idle;
5461
5462         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5463                 goto simple;
5464
5465         /*
5466          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5467          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5468          *
5469          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5470          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5471          */
5472
5473         do {
5474                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5475
5476                 /*
5477                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5478                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5479                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5480                  * forget we've ever seen it.
5481                  */
5482                 if (curr) {
5483                         if (curr->on_rq)
5484                                 update_curr(cfs_rq);
5485                         else
5486                                 curr = NULL;
5487
5488                         /*
5489                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5490                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5491                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5492                          * be correct.
5493                          */
5494                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5495                                 goto simple;
5496                 }
5497
5498                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5499                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5500         } while (cfs_rq);
5501
5502         p = task_of(se);
5503
5504         /*
5505          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5506          * is a different task than we started out with, try and touch the
5507          * least amount of cfs_rqs.
5508          */
5509         if (prev != p) {
5510                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5511
5512                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5513                         int se_depth = se->depth;
5514                         int pse_depth = pse->depth;
5515
5516                         if (se_depth <= pse_depth) {
5517                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5518                                 pse = parent_entity(pse);
5519                         }
5520                         if (se_depth >= pse_depth) {
5521                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5522                                 se = parent_entity(se);
5523                         }
5524                 }
5525
5526                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5527                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5528         }
5529
5530         if (hrtick_enabled(rq))
5531                 hrtick_start_fair(rq, p);
5532
5533         return p;
5534 simple:
5535         cfs_rq = &rq->cfs;
5536 #endif
5537
5538         if (!cfs_rq->nr_running)
5539                 goto idle;
5540
5541         put_prev_task(rq, prev);
5542
5543         do {
5544                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5545                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5546                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5547         } while (cfs_rq);
5548
5549         p = task_of(se);
5550
5551         if (hrtick_enabled(rq))
5552                 hrtick_start_fair(rq, p);
5553
5554         return p;
5555
5556 idle:
5557         /*
5558          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5559          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5560          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5561          * re-start the picking loop.
5562          */
5563         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5564         new_tasks = idle_balance(rq);
5565         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5566         /*
5567          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5568          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5569          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5570          */
5571         if (new_tasks < 0)
5572                 return RETRY_TASK;
5573
5574         if (new_tasks > 0)
5575                 goto again;
5576
5577         return NULL;
5578 }
5579
5580 /*
5581  * Account for a descheduled task:
5582  */
5583 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5584 {
5585         struct sched_entity *se = &prev->se;
5586         struct cfs_rq *cfs_rq;
5587
5588         for_each_sched_entity(se) {
5589                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5590                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5591         }
5592 }
5593
5594 /*
5595  * sched_yield() is very simple
5596  *
5597  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5598  */
5599 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5600 {
5601         struct task_struct *curr = rq->curr;
5602         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5603         struct sched_entity *se = &curr->se;
5604
5605         /*
5606          * Are we the only task in the tree?
5607          */
5608         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5609                 return;
5610
5611         clear_buddies(cfs_rq, se);
5612
5613         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5614                 update_rq_clock(rq);
5615                 /*
5616                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5617                  */
5618                 update_curr(cfs_rq);
5619                 /*
5620                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5621                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5622                  * and double the fastpath cost.
5623                  */
5624                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5625         }
5626
5627         set_skip_buddy(se);
5628 }
5629
5630 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5631 {
5632         struct sched_entity *se = &p->se;
5633
5634         /* throttled hierarchies are not runnable */
5635         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5636                 return false;
5637
5638         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5639         set_next_buddy(se);
5640
5641         yield_task_fair(rq);
5642
5643         return true;
5644 }
5645
5646 #ifdef CONFIG_SMP
5647 /**************************************************
5648  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5649  *
5650  * BASICS
5651  *
5652  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5653  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5654  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5655  *
5656  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5657  *
5658  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5659  * W_i,0 is defined as:
5660  *
5661  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5662  *
5663  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5664  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5665  *
5666  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5667  * weight:
5668  *
5669  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5670  *
5671  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5672  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5673  * can also include other factors [XXX].
5674  *
5675  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5676  * directly from (1):
5677  *
5678  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5679  *
5680  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5681  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5682  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5683  *
5684  * [XXX expand on:
5685  *     - infeasible weights;
5686  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5687  *
5688  *
5689  * SCHED DOMAINS
5690  *
5691  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5692  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5693  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5694  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5695  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5696  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5697  * the groups.
5698  *
5699  * This yields:
5700  *
5701  *     log_2 n     1     n
5702  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5703  *     i = 0      2^i   2^i
5704  *                               `- size of each group
5705  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5706  *         |         `- freq
5707  *         `- sum over all levels
5708  *
5709  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5710  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5711  *
5712  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5713  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5714  *
5715  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5716  *
5717  *             log_2 n     
5718  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5719  *             k = 0
5720  *
5721  * And you'll find that:
5722  *
5723  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5724  *
5725  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5726  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5727  * of:
5728  *
5729  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5730  *
5731  *
5732  * WORK CONSERVING
5733  *
5734  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5735  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5736  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5737  *
5738  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5739  * time.
5740  *
5741  * [XXX more?]
5742  *
5743  *
5744  * CGROUPS
5745  *
5746  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5747  *
5748  *                                s_k,i
5749  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5750  *                                 S_k
5751  *
5752  * Where
5753  *
5754  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5755  *
5756  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5757  *
5758  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5759  * property.
5760  *
5761  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5762  *      rewrite all of this once again.]
5763  */ 
5764
5765 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5766
5767 enum fbq_type { regular, remote, all };
5768
5769 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5770 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5771 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5772 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5773
5774 struct lb_env {
5775         struct sched_domain     *sd;
5776
5777         struct rq               *src_rq;
5778         int                     src_cpu;
5779
5780         int                     dst_cpu;
5781         struct rq               *dst_rq;
5782
5783         struct cpumask          *dst_grpmask;
5784         int                     new_dst_cpu;
5785         enum cpu_idle_type      idle;
5786         long                    imbalance;
5787         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5788         struct cpumask          *cpus;
5789
5790         unsigned int            flags;
5791
5792         unsigned int            loop;
5793         unsigned int            loop_break;
5794         unsigned int            loop_max;
5795
5796         enum fbq_type           fbq_type;
5797         struct list_head        tasks;
5798 };
5799
5800 /*
5801  * Is this task likely cache-hot:
5802  */
5803 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5804 {
5805         s64 delta;
5806
5807         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5808
5809         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5810                 return 0;
5811
5812         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5813                 return 0;
5814
5815         /*
5816          * Buddy candidates are cache hot:
5817          */
5818         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5819                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5820                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5821                 return 1;
5822
5823         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5824                 return 1;
5825         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5826                 return 0;
5827
5828         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5829
5830         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5831 }
5832
5833 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5834 /*
5835  * Returns 1, if task migration degrades locality
5836  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5837  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5838  */
5839 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5840 {
5841         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5842         unsigned long src_faults, dst_faults;
5843         int src_nid, dst_nid;
5844
5845         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5846                 return -1;
5847
5848         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5849                 return -1;
5850
5851         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5852         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5853
5854         if (src_nid == dst_nid)
5855                 return -1;
5856
5857         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5858         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5859                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5860                         return 1;
5861                 else
5862                         return -1;
5863         }
5864
5865         /* Encourage migration to the preferred node. */
5866         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5867                 return 0;
5868
5869         if (numa_group) {
5870                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5871                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5872         } else {
5873                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5874                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5875         }
5876
5877         return dst_faults < src_faults;
5878 }
5879
5880 #else
5881 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5882                                              struct lb_env *env)
5883 {
5884         return -1;
5885 }
5886 #endif
5887
5888 /*
5889  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5890  */
5891 static
5892 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5893 {
5894         int tsk_cache_hot;
5895
5896         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5897
5898         /*
5899          * We do not migrate tasks that are:
5900          * 1) throttled_lb_pair, or
5901          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5902          * 3) running (obviously), or
5903          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5904          */
5905         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5906                 return 0;
5907
5908         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5909                 int cpu;
5910
5911                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5912
5913                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5914
5915                 /*
5916                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5917                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5918                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5919                  *
5920                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5921                  * one in current iteration.
5922                  */
5923                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5924                         return 0;
5925
5926                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5927                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5928                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5929                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5930                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5931                                 break;
5932                         }
5933                 }
5934
5935                 return 0;
5936         }
5937
5938         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5939         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5940
5941         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5942                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5943                 return 0;
5944         }
5945
5946         /*
5947          * Aggressive migration if:
5948          * 1) destination numa is preferred
5949          * 2) task is cache cold, or
5950          * 3) too many balance attempts have failed.
5951          */
5952         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5953         if (tsk_cache_hot == -1)
5954                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5955
5956         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5957             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5958                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5959                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5960                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5961                 }
5962                 return 1;
5963         }
5964
5965         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5966         return 0;
5967 }
5968
5969 /*
5970  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5971  */
5972 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5973 {
5974         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5975
5976         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5977         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5978         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5979 }
5980
5981 /*
5982  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5983  * part of active balancing operations within "domain".
5984  *
5985  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5986  */
5987 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5988 {
5989         struct task_struct *p, *n;
5990
5991         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5992
5993         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5994                 if (!can_migrate_task(p, env))
5995                         continue;
5996
5997                 detach_task(p, env);
5998
5999                 /*
6000                  * Right now, this is only the second place where
6001                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6002                  * so we can safely collect stats here rather than
6003                  * inside detach_tasks().
6004                  */
6005                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6006                 return p;
6007         }
6008         return NULL;
6009 }
6010
6011 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6012
6013 /*
6014  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6015  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6016  *
6017  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6018  */
6019 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6020 {
6021         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6022         struct task_struct *p;
6023         unsigned long load;
6024         int detached = 0;
6025
6026         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6027
6028         if (env->imbalance <= 0)
6029                 return 0;
6030
6031         while (!list_empty(tasks)) {
6032                 /*
6033                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6034                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6035                  */
6036                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6037                         break;
6038
6039                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6040
6041                 env->loop++;
6042                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6043                 if (env->loop > env->loop_max)
6044                         break;
6045
6046                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6047                 if (env->loop > env->loop_break) {
6048                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6049                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6050                         break;
6051                 }
6052
6053                 if (!can_migrate_task(p, env))
6054                         goto next;
6055
6056                 load = task_h_load(p);
6057
6058                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6059                         goto next;
6060
6061                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6062                         goto next;
6063
6064                 detach_task(p, env);
6065                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6066
6067                 detached++;
6068                 env->imbalance -= load;
6069
6070 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6071                 /*
6072                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6073                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6074                  * the critical section.
6075                  */
6076                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6077                         break;
6078 #endif
6079
6080                 /*
6081                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6082                  * weighted load.
6083                  */
6084                 if (env->imbalance <= 0)
6085                         break;
6086
6087                 continue;
6088 next:
6089                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6090         }
6091
6092         /*
6093          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6094          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6095          * than inside detach_one_task().
6096          */
6097         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6098
6099         return detached;
6100 }
6101
6102 /*
6103  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6104  */
6105 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6106 {
6107         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6108
6109         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6110         activate_task(rq, p, 0);
6111         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6112         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6113 }
6114
6115 /*
6116  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6117  * its new rq.
6118  */
6119 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6120 {
6121         raw_spin_lock(&rq->lock);
6122         attach_task(rq, p);
6123         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6124 }
6125
6126 /*
6127  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6128  * new rq.
6129  */
6130 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6131 {
6132         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6133         struct task_struct *p;
6134
6135         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6136
6137         while (!list_empty(tasks)) {
6138                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6139                 list_del_init(&p->se.group_node);
6140
6141                 attach_task(env->dst_rq, p);
6142         }
6143
6144         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6145 }
6146
6147 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6148 static void update_blocked_averages(int cpu)
6149 {
6150         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6151         struct cfs_rq *cfs_rq;
6152         unsigned long flags;
6153
6154         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6155         update_rq_clock(rq);
6156
6157         /*
6158          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6159          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6160          */
6161         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6162                 /* throttled entities do not contribute to load */
6163                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6164                         continue;
6165
6166                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6167                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6168         }
6169         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6170 }
6171
6172 /*
6173  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6174  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6175  * group is a fraction of its parents load.
6176  */
6177 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6178 {
6179         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6180         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6181         unsigned long now = jiffies;
6182         unsigned long load;
6183
6184         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6185                 return;
6186
6187         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6188         for_each_sched_entity(se) {
6189                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6190                 cfs_rq->h_load_next = se;
6191                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6192                         break;
6193         }
6194
6195         if (!se) {
6196                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6197                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6198         }
6199
6200         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6201                 load = cfs_rq->h_load;
6202                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6203                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6204                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6205                 cfs_rq->h_load = load;
6206                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6207         }
6208 }
6209
6210 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6211 {
6212         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6213
6214         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6215         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6216                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6217 }
6218 #else
6219 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6220 {
6221         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6222         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6223         unsigned long flags;
6224
6225         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6226         update_rq_clock(rq);
6227         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6228         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6229 }
6230
6231 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6232 {
6233         return p->se.avg.load_avg;
6234 }
6235 #endif
6236
6237 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6238
6239 enum group_type {
6240         group_other = 0,
6241         group_imbalanced,
6242         group_overloaded,
6243 };
6244
6245 /*
6246  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6247  */
6248 struct sg_lb_stats {
6249         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6250         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6251         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6252         unsigned long load_per_task;
6253         unsigned long group_capacity;
6254         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6255         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6256         unsigned int idle_cpus;
6257         unsigned int group_weight;
6258         enum group_type group_type;
6259         int group_no_capacity;
6260 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6261         unsigned int nr_numa_running;
6262         unsigned int nr_preferred_running;
6263 #endif
6264 };
6265
6266 /*
6267  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6268  *               during load balancing.
6269  */
6270 struct sd_lb_stats {
6271         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6272         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6273         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6274         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6275         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6276
6277         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6278         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6279 };
6280
6281 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6282 {
6283         /*
6284          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6285          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6286          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6287          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6288          */
6289         *sds = (struct sd_lb_stats){
6290                 .busiest = NULL,
6291                 .local = NULL,
6292                 .total_load = 0UL,
6293                 .total_capacity = 0UL,
6294                 .busiest_stat = {
6295                         .avg_load = 0UL,
6296                         .sum_nr_running = 0,
6297                         .group_type = group_other,
6298                 },
6299         };
6300 }
6301
6302 /**
6303  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6304  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6305  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6306  *
6307  * Return: The load index.
6308  */
6309 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6310                                         enum cpu_idle_type idle)
6311 {
6312         int load_idx;
6313
6314         switch (idle) {
6315         case CPU_NOT_IDLE:
6316                 load_idx = sd->busy_idx;
6317                 break;
6318
6319         case CPU_NEWLY_IDLE:
6320                 load_idx = sd->newidle_idx;
6321                 break;
6322         default:
6323                 load_idx = sd->idle_idx;
6324                 break;
6325         }
6326
6327         return load_idx;
6328 }
6329
6330 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6331 {
6332         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6333         u64 total, used, age_stamp, avg;
6334         s64 delta;
6335
6336         /*
6337          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6338          * we read them once before doing sanity checks on them.
6339          */
6340         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6341         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6342         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6343
6344         if (unlikely(delta < 0))
6345                 delta = 0;
6346
6347         total = sched_avg_period() + delta;
6348
6349         used = div_u64(avg, total);
6350
6351         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6352                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6353
6354         return 1;
6355 }
6356
6357 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6358 {
6359         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6360         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6361
6362         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6363
6364         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6365         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6366
6367         if (!capacity)
6368                 capacity = 1;
6369
6370         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6371         sdg->sgc->capacity = capacity;
6372 }
6373
6374 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6375 {
6376         struct sched_domain *child = sd->child;
6377         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6378         unsigned long capacity;
6379         unsigned long interval;
6380
6381         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6382         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6383         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6384
6385         if (!child) {
6386                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6387                 return;
6388         }
6389
6390         capacity = 0;
6391
6392         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6393                 /*
6394                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6395                  * span the current group.
6396                  */
6397
6398                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6399                         struct sched_group_capacity *sgc;
6400                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6401
6402                         /*
6403                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6404                          * gets here before we've attached the domains to the
6405                          * runqueues.
6406                          *
6407                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6408                          * in update_cpu_capacity().
6409                          *
6410                          * This avoids capacity from being 0 and
6411                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6412                          */
6413                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6414                                 capacity += capacity_of(cpu);
6415                                 continue;
6416                         }
6417
6418                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6419                         capacity += sgc->capacity;
6420                 }
6421         } else  {
6422                 /*
6423                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6424                  * span the current group.
6425                  */ 
6426
6427                 group = child->groups;
6428                 do {
6429                         capacity += group->sgc->capacity;
6430                         group = group->next;
6431                 } while (group != child->groups);
6432         }
6433
6434         sdg->sgc->capacity = capacity;
6435 }
6436
6437 /*
6438  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6439  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6440  * Return true is the capacity is reduced
6441  */
6442 static inline int
6443 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6444 {
6445         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6446                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6447 }
6448
6449 /*
6450  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6451  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6452  *
6453  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6454  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6455  * Something like:
6456  *
6457  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6458  *              *     * * *
6459  *
6460  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6461  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6462  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6463  *
6464  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6465  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6466  * moving tasks due to affinity constraints.
6467  *
6468  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6469  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6470  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6471  * to create an effective group imbalance.
6472  *
6473  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6474  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6475  * subtle and fragile situation.
6476  */
6477
6478 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6479 {
6480         return group->sgc->imbalance;
6481 }
6482
6483 /*
6484  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6485  * be used by some tasks.
6486  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6487  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6488  * available capacity for CFS tasks.
6489  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6490  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6491  * capacity in meaningful for the load balancer.
6492  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6493  * any benefit for the load balance.
6494  */
6495 static inline bool
6496 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6497 {
6498         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6499                 return true;
6500
6501         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6502                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6503                 return true;
6504
6505         return false;
6506 }
6507
6508 /*
6509  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6510  *  handle.
6511  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6512  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6513  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6514  *  false.
6515  */
6516 static inline bool
6517 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6518 {
6519         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6520                 return false;
6521
6522         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6523                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6524                 return true;
6525
6526         return false;
6527 }
6528
6529 static inline enum
6530 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6531                           struct sg_lb_stats *sgs)
6532 {
6533         if (sgs->group_no_capacity)
6534                 return group_overloaded;
6535
6536         if (sg_imbalanced(group))
6537                 return group_imbalanced;
6538
6539         return group_other;
6540 }
6541
6542 /**
6543  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6544  * @env: The load balancing environment.
6545  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6546  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6547  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6548  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6549  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6550  */
6551 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6552                         struct sched_group *group, int load_idx,
6553                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6554                         bool *overload)
6555 {
6556         unsigned long load;
6557         int i, nr_running;
6558
6559         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6560
6561         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6562                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6563
6564                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6565                 if (local_group)
6566                         load = target_load(i, load_idx);
6567                 else
6568                         load = source_load(i, load_idx);
6569
6570                 sgs->group_load += load;
6571                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6572                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6573
6574                 nr_running = rq->nr_running;
6575                 if (nr_running > 1)
6576                         *overload = true;
6577
6578 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6579                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6580                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6581 #endif
6582                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6583                 /*
6584                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6585                  */
6586                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6587                         sgs->idle_cpus++;
6588         }
6589
6590         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6591         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6592         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6593
6594         if (sgs->sum_nr_running)
6595                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6596
6597         sgs->group_weight = group->group_weight;
6598
6599         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6600         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6601 }
6602
6603 /**
6604  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6605  * @env: The load balancing environment.
6606  * @sds: sched_domain statistics
6607  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6608  * @sgs: sched_group statistics
6609  *
6610  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6611  * busiest group.
6612  *
6613  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6614  * busiest group. %false otherwise.
6615  */
6616 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6617                                    struct sd_lb_stats *sds,
6618                                    struct sched_group *sg,
6619                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6620 {
6621         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6622
6623         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6624                 return true;
6625
6626         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6627                 return false;
6628
6629         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6630                 return false;
6631
6632         /* This is the busiest node in its class. */
6633         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6634                 return true;
6635
6636         /*
6637          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6638          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6639          * higher than ourself as busy.
6640          */
6641         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6642                 if (!sds->busiest)
6643                         return true;
6644
6645                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6646                         return true;
6647         }
6648
6649         return false;
6650 }
6651
6652 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6653 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6654 {
6655         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6656                 return regular;
6657         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6658                 return remote;
6659         return all;
6660 }
6661
6662 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6663 {
6664         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6665                 return regular;
6666         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6667                 return remote;
6668         return all;
6669 }
6670 #else
6671 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6672 {
6673         return all;
6674 }
6675
6676 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6677 {
6678         return regular;
6679 }
6680 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6681
6682 /**
6683  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6684  * @env: The load balancing environment.
6685  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6686  */
6687 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6688 {
6689         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6690         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6691         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6692         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6693         bool overload = false;
6694
6695         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6696                 prefer_sibling = 1;
6697
6698         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6699
6700         do {
6701                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6702                 int local_group;
6703
6704                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6705                 if (local_group) {
6706                         sds->local = sg;
6707                         sgs = &sds->local_stat;
6708
6709                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6710                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6711                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6712                 }
6713
6714                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6715                                                 &overload);
6716
6717                 if (local_group)
6718                         goto next_group;
6719
6720                 /*
6721                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6722                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6723                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6724                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6725                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6726                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6727                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6728                  * the tasks on the system).
6729                  */
6730                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6731                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6732                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6733                         sgs->group_no_capacity = 1;
6734                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6735                 }
6736
6737                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6738                         sds->busiest = sg;
6739                         sds->busiest_stat = *sgs;
6740                 }
6741
6742 next_group:
6743                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6744                 sds->total_load += sgs->group_load;
6745                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6746
6747                 sg = sg->next;
6748         } while (sg != env->sd->groups);
6749
6750         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6751                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6752
6753         if (!env->sd->parent) {
6754                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6755                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6756                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6757         }
6758
6759 }
6760
6761 /**
6762  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6763  *                      sched doman.
6764  *
6765  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6766  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6767  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6768  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6769  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6770  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6771  *
6772  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6773  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6774  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6775  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6776  * number.
6777  *
6778  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6779  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6780  *
6781  * @env: The load balancing environment.
6782  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6783  */
6784 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6785 {
6786         int busiest_cpu;
6787
6788         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6789                 return 0;
6790
6791         if (!sds->busiest)
6792                 return 0;
6793
6794         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6795         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6796                 return 0;
6797
6798         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6799                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6800                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6801
6802         return 1;
6803 }
6804
6805 /**
6806  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6807  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6808  *                      load balancing.
6809  * @env: The load balancing environment.
6810  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6811  */
6812 static inline
6813 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6814 {
6815         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6816         unsigned int imbn = 2;
6817         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6818         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6819
6820         local = &sds->local_stat;
6821         busiest = &sds->busiest_stat;
6822
6823         if (!local->sum_nr_running)
6824                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6825         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6826                 imbn = 1;
6827
6828         scaled_busy_load_per_task =
6829                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6830                 busiest->group_capacity;
6831
6832         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6833             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6834                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6835                 return;
6836         }
6837
6838         /*
6839          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6840          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6841          * moving them.
6842          */
6843
6844         capa_now += busiest->group_capacity *
6845                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6846         capa_now += local->group_capacity *
6847                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6848         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6849
6850         /* Amount of load we'd subtract */
6851         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6852                 capa_move += busiest->group_capacity *
6853                             min(busiest->load_per_task,
6854                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6855         }
6856
6857         /* Amount of load we'd add */
6858         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6859             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6860                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6861                       local->group_capacity;
6862         } else {
6863                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6864                       local->group_capacity;
6865         }
6866         capa_move += local->group_capacity *
6867                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6868         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6869
6870         /* Move if we gain throughput */
6871         if (capa_move > capa_now)
6872                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6873 }
6874
6875 /**
6876  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6877  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6878  * @env: load balance environment
6879  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6880  */
6881 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6882 {
6883         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6884         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6885
6886         local = &sds->local_stat;
6887         busiest = &sds->busiest_stat;
6888
6889         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6890                 /*
6891                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6892                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6893                  */
6894                 busiest->load_per_task =
6895                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6896         }
6897
6898         /*
6899          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6900          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6901          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6902          */
6903         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6904             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6905                 env->imbalance = 0;
6906                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6907         }
6908
6909         /*
6910          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6911          */
6912         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6913             local->group_type   == group_overloaded) {
6914                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6915                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6916                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6917                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6918                 else
6919                         load_above_capacity = ~0UL;
6920         }
6921
6922         /*
6923          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6924          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6925          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6926          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6927          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6928          * for the minimum possible imbalance.
6929          */
6930         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6931
6932         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6933         env->imbalance = min(
6934                 max_pull * busiest->group_capacity,
6935                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6936         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6937
6938         /*
6939          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6940          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6941          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6942          * moved
6943          */
6944         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6945                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6946 }
6947
6948 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6949
6950 /**
6951  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6952  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6953  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6954  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6955  * such a group exists.
6956  *
6957  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6958  * to restore balance.
6959  *
6960  * @env: The load balancing environment.
6961  *
6962  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6963  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6964  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6965  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6966  */
6967 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6968 {
6969         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6970         struct sd_lb_stats sds;
6971
6972         init_sd_lb_stats(&sds);
6973
6974         /*
6975          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6976          * this level.
6977          */
6978         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6979         local = &sds.local_stat;
6980         busiest = &sds.busiest_stat;
6981
6982         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6983         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6984             check_asym_packing(env, &sds))
6985                 return sds.busiest;
6986
6987         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6988         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6989                 goto out_balanced;
6990
6991         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6992                                                 / sds.total_capacity;
6993
6994         /*
6995          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6996          * work because they assume all things are equal, which typically
6997          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6998          */
6999         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7000                 goto force_balance;
7001
7002         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7003         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7004             busiest->group_no_capacity)
7005                 goto force_balance;
7006
7007         /*
7008          * If the local group is busier than the selected busiest group
7009          * don't try and pull any tasks.
7010          */
7011         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7012                 goto out_balanced;
7013
7014         /*
7015          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7016          * average load.
7017          */
7018         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7019                 goto out_balanced;
7020
7021         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7022                 /*
7023                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7024                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7025                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7026                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7027                  * might end up to just move the imbalance on another group
7028                  */
7029                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7030                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7031                         goto out_balanced;
7032         } else {
7033                 /*
7034                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7035                  * imbalance_pct to be conservative.
7036                  */
7037                 if (100 * busiest->avg_load <=
7038                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7039                         goto out_balanced;
7040         }
7041
7042 force_balance:
7043         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7044         calculate_imbalance(env, &sds);
7045         return sds.busiest;
7046
7047 out_balanced:
7048         env->imbalance = 0;
7049         return NULL;
7050 }
7051
7052 /*
7053  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7054  */
7055 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7056                                      struct sched_group *group)
7057 {
7058         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7059         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7060         int i;
7061
7062         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7063                 unsigned long capacity, wl;
7064                 enum fbq_type rt;
7065
7066                 rq = cpu_rq(i);
7067                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7068
7069                 /*
7070                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7071                  *  - regular: there are !numa tasks
7072                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7073                  *  - all:     there is no distinction
7074                  *
7075                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7076                  * ignore those when there's better options.
7077                  *
7078                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7079                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7080                  * queue by moving tasks around inside the node.
7081                  *
7082                  * If we cannot move enough load due to this classification
7083                  * the next pass will adjust the group classification and
7084                  * allow migration of more tasks.
7085                  *
7086                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7087                  */
7088                 if (rt > env->fbq_type)
7089                         continue;
7090
7091                 capacity = capacity_of(i);
7092
7093                 wl = weighted_cpuload(i);
7094
7095                 /*
7096                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7097                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7098                  */
7099
7100                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7101                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7102                         continue;
7103
7104                 /*
7105                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7106                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7107                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7108                  * potentially running at a lower capacity.
7109                  *
7110                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7111                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7112                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7113                  * our previous maximum.
7114                  */
7115                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7116                         busiest_load = wl;
7117                         busiest_capacity = capacity;
7118                         busiest = rq;
7119                 }
7120         }
7121
7122         return busiest;
7123 }
7124
7125 /*
7126  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7127  * so long as it is large enough.
7128  */
7129 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7130
7131 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7132 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7133
7134 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7135 {
7136         struct sched_domain *sd = env->sd;
7137
7138         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7139
7140                 /*
7141                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7142                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7143                  * lowest numbered CPUs.
7144                  */
7145                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7146                         return 1;
7147         }
7148
7149         /*
7150          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7151          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7152          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7153          * available on dst_cpu.
7154          */
7155         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7156             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7157                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7158                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7159                         return 1;
7160         }
7161
7162         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7163 }
7164
7165 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7166
7167 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7168 {
7169         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7170         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7171         int cpu, balance_cpu = -1;
7172
7173         /*
7174          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7175          * to do the newly idle load balance.
7176          */
7177         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7178                 return 1;
7179
7180         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7181         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7182         /* Try to find first idle cpu */
7183         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7184                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7185                         continue;
7186
7187                 balance_cpu = cpu;
7188                 break;
7189         }
7190
7191         if (balance_cpu == -1)
7192                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7193
7194         /*
7195          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7196          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7197          */
7198         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7199 }
7200
7201 /*
7202  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7203  * tasks if there is an imbalance.
7204  */
7205 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7206                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7207                         int *continue_balancing)
7208 {
7209         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7210         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7211         struct sched_group *group;
7212         struct rq *busiest;
7213         unsigned long flags;
7214         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7215
7216         struct lb_env env = {
7217                 .sd             = sd,
7218                 .dst_cpu        = this_cpu,
7219                 .dst_rq         = this_rq,
7220                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7221                 .idle           = idle,
7222                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7223                 .cpus           = cpus,
7224                 .fbq_type       = all,
7225                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7226         };
7227
7228         /*
7229          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7230          * other cpus in our group
7231          */
7232         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7233                 env.dst_grpmask = NULL;
7234
7235         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7236
7237         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7238
7239 redo:
7240         if (!should_we_balance(&env)) {
7241                 *continue_balancing = 0;
7242                 goto out_balanced;
7243         }
7244
7245         group = find_busiest_group(&env);
7246         if (!group) {
7247                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7248                 goto out_balanced;
7249         }
7250
7251         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7252         if (!busiest) {
7253                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7254                 goto out_balanced;
7255         }
7256
7257         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7258
7259         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7260
7261         env.src_cpu = busiest->cpu;
7262         env.src_rq = busiest;
7263
7264         ld_moved = 0;
7265         if (busiest->nr_running > 1) {
7266                 /*
7267                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7268                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7269                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7270                  * correctly treated as an imbalance.
7271                  */
7272                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7273                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7274
7275 more_balance:
7276                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7277
7278                 /*
7279                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7280                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7281                  */
7282                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7283
7284                 /*
7285                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7286                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7287                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7288                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7289                  * See task_rq_lock() family for the details.
7290                  */
7291
7292                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7293
7294                 if (cur_ld_moved) {
7295                         attach_tasks(&env);
7296                         ld_moved += cur_ld_moved;
7297                 }
7298
7299                 local_irq_restore(flags);
7300
7301                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7302                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7303                         goto more_balance;
7304                 }
7305
7306                 /*
7307                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7308                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7309                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7310                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7311                  * sched_group.
7312                  *
7313                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7314                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7315                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7316                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7317                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7318                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7319                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7320                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7321                  * This however should not happen so much in practice and
7322                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7323                  * excess load moved.
7324                  */
7325                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7326
7327                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7328                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7329
7330                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7331                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7332                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7333                         env.loop         = 0;
7334                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7335
7336                         /*
7337                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7338                          * need to continue with same src_cpu.
7339                          */
7340                         goto more_balance;
7341                 }
7342
7343                 /*
7344                  * We failed to reach balance because of affinity.
7345                  */
7346                 if (sd_parent) {
7347                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7348
7349                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7350                                 *group_imbalance = 1;
7351                 }
7352
7353                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7354                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7355                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7356                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7357                                 env.loop = 0;
7358                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7359                                 goto redo;
7360                         }
7361                         goto out_all_pinned;
7362                 }
7363         }
7364
7365         if (!ld_moved) {
7366                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7367                 /*
7368                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7369                  * We do not want newidle balance, which can be very
7370                  * frequent, pollute the failure counter causing
7371                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7372                  */
7373                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7374                         sd->nr_balance_failed++;
7375
7376                 if (need_active_balance(&env)) {
7377                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7378
7379                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7380                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7381                          * moved to this_cpu
7382                          */
7383                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7384                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7385                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7386                                                             flags);
7387                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7388                                 goto out_one_pinned;
7389                         }
7390
7391                         /*
7392                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7393                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7394                          * only after active load balance is finished.
7395                          */
7396                         if (!busiest->active_balance) {
7397                                 busiest->active_balance = 1;
7398                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7399                                 active_balance = 1;
7400                         }
7401                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7402
7403                         if (active_balance) {
7404                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7405                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7406                                         &busiest->active_balance_work);
7407                         }
7408
7409                         /*
7410                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7411                          * counter.
7412                          */
7413                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7414                 }
7415         } else
7416                 sd->nr_balance_failed = 0;
7417
7418         if (likely(!active_balance)) {
7419                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7420                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7421         } else {
7422                 /*
7423                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7424                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7425                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7426                  * detach_tasks).
7427                  */
7428                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7429                         sd->balance_interval *= 2;
7430         }
7431
7432         goto out;
7433
7434 out_balanced:
7435         /*
7436          * We reach balance although we may have faced some affinity
7437          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7438          */
7439         if (sd_parent) {
7440                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7441
7442                 if (*group_imbalance)
7443                         *group_imbalance = 0;
7444         }
7445
7446 out_all_pinned:
7447         /*
7448          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7449          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7450          * can try to migrate them.
7451          */
7452         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7453
7454         sd->nr_balance_failed = 0;
7455
7456 out_one_pinned:
7457         /* tune up the balancing interval */
7458         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7459                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7460                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7461                 sd->balance_interval *= 2;
7462
7463         ld_moved = 0;
7464 out:
7465         return ld_moved;
7466 }
7467
7468 static inline unsigned long
7469 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7470 {
7471         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7472
7473         if (cpu_busy)
7474                 interval *= sd->busy_factor;
7475
7476         /* scale ms to jiffies */
7477         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7478         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7479
7480         return interval;
7481 }
7482
7483 static inline void
7484 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7485 {
7486         unsigned long interval, next;
7487
7488         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7489         next = sd->last_balance + interval;
7490
7491         if (time_after(*next_balance, next))
7492                 *next_balance = next;
7493 }
7494
7495 /*
7496  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7497  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7498  */
7499 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7500 {
7501         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7502         int this_cpu = this_rq->cpu;
7503         struct sched_domain *sd;
7504         int pulled_task = 0;
7505         u64 curr_cost = 0;
7506
7507         /*
7508          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7509          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7510          */
7511         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7512
7513         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7514             !this_rq->rd->overload) {
7515                 rcu_read_lock();
7516                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7517                 if (sd)
7518                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7519                 rcu_read_unlock();
7520
7521                 goto out;
7522         }
7523
7524         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7525
7526         update_blocked_averages(this_cpu);
7527         rcu_read_lock();
7528         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7529                 int continue_balancing = 1;
7530                 u64 t0, domain_cost;
7531
7532                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7533                         continue;
7534
7535                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7536                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7537                         break;
7538                 }
7539
7540                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7541                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7542
7543                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7544                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7545                                                    &continue_balancing);
7546
7547                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7548                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7549                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7550
7551                         curr_cost += domain_cost;
7552                 }
7553
7554                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7555
7556                 /*
7557                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7558                  * now runnable tasks on this rq.
7559                  */
7560                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7561                         break;
7562         }
7563         rcu_read_unlock();
7564
7565         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7566
7567         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7568                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7569
7570         /*
7571          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7572          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7573          * pretend we pulled a task.
7574          */
7575         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7576                 pulled_task = 1;
7577
7578 out:
7579         /* Move the next balance forward */
7580         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7581                 this_rq->next_balance = next_balance;
7582
7583         /* Is there a task of a high priority class? */
7584         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7585                 pulled_task = -1;
7586
7587         if (pulled_task)
7588                 this_rq->idle_stamp = 0;
7589
7590         return pulled_task;
7591 }
7592
7593 /*
7594  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7595  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7596  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7597  * avoids physical / logical imbalances.
7598  */
7599 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7600 {
7601         struct rq *busiest_rq = data;
7602         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7603         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7604         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7605         struct sched_domain *sd;
7606         struct task_struct *p = NULL;
7607
7608         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7609
7610         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7611         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7612                      !busiest_rq->active_balance))
7613                 goto out_unlock;
7614
7615         /* Is there any task to move? */
7616         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7617                 goto out_unlock;
7618
7619         /*
7620          * This condition is "impossible", if it occurs
7621          * we need to fix it. Originally reported by
7622          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7623          */
7624         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7625
7626         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7627         rcu_read_lock();
7628         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7629                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7630                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7631                                 break;
7632         }
7633
7634         if (likely(sd)) {
7635                 struct lb_env env = {
7636                         .sd             = sd,
7637                         .dst_cpu        = target_cpu,
7638                         .dst_rq         = target_rq,
7639                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7640                         .src_rq         = busiest_rq,
7641                         .idle           = CPU_IDLE,
7642                 };
7643
7644                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7645
7646                 p = detach_one_task(&env);
7647                 if (p)
7648                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7649                 else
7650                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7651         }
7652         rcu_read_unlock();
7653 out_unlock:
7654         busiest_rq->active_balance = 0;
7655         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7656
7657         if (p)
7658                 attach_one_task(target_rq, p);
7659
7660         local_irq_enable();
7661
7662         return 0;
7663 }
7664
7665 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7666 {
7667         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7668 }
7669
7670 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7671 /*
7672  * idle load balancing details
7673  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7674  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7675  *   load balancing for all the idle CPUs.
7676  */
7677 static struct {
7678         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7679         atomic_t nr_cpus;
7680         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7681 } nohz ____cacheline_aligned;
7682
7683 static inline int find_new_ilb(void)
7684 {
7685         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7686
7687         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7688                 return ilb;
7689
7690         return nr_cpu_ids;
7691 }
7692
7693 /*
7694  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7695  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7696  * CPU (if there is one).
7697  */
7698 static void nohz_balancer_kick(void)
7699 {
7700         int ilb_cpu;
7701
7702         nohz.next_balance++;
7703
7704         ilb_cpu = find_new_ilb();
7705
7706         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7707                 return;
7708
7709         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7710                 return;
7711         /*
7712          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7713          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7714          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7715          * will be run before returning from the IPI.
7716          */
7717         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7718         return;
7719 }
7720
7721 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7722 {
7723         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7724                 /*
7725                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7726                  */
7727                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7728                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7729                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7730                 }
7731                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7732         }
7733 }
7734
7735 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7736 {
7737         struct sched_domain *sd;
7738         int cpu = smp_processor_id();
7739
7740         rcu_read_lock();
7741         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7742
7743         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7744                 goto unlock;
7745         sd->nohz_idle = 0;
7746
7747         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7748 unlock:
7749         rcu_read_unlock();
7750 }
7751
7752 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7753 {
7754         struct sched_domain *sd;
7755         int cpu = smp_processor_id();
7756
7757         rcu_read_lock();
7758         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7759
7760         if (!sd || sd->nohz_idle)
7761                 goto unlock;
7762         sd->nohz_idle = 1;
7763
7764         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7765 unlock:
7766         rcu_read_unlock();
7767 }
7768
7769 /*
7770  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7771  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7772  */
7773 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7774 {
7775         /*
7776          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7777          */
7778         if (!cpu_active(cpu))
7779                 return;
7780
7781         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7782                 return;
7783
7784         /*
7785          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7786          */
7787         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7788                 return;
7789
7790         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7791         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7792         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7793 }
7794
7795 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7796                                         unsigned long action, void *hcpu)
7797 {
7798         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7799         case CPU_DYING:
7800                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7801                 return NOTIFY_OK;
7802         default:
7803                 return NOTIFY_DONE;
7804         }
7805 }
7806 #endif
7807
7808 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7809
7810 /*
7811  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7812  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7813  */
7814 void update_max_interval(void)
7815 {
7816         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7817 }
7818
7819 /*
7820  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7821  * and initiates a balancing operation if so.
7822  *
7823  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7824  */
7825 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7826 {
7827         int continue_balancing = 1;
7828         int cpu = rq->cpu;
7829         unsigned long interval;
7830         struct sched_domain *sd;
7831         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7832         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7833         int update_next_balance = 0;
7834         int need_serialize, need_decay = 0;
7835         u64 max_cost = 0;
7836
7837         update_blocked_averages(cpu);
7838
7839         rcu_read_lock();
7840         for_each_domain(cpu, sd) {
7841                 /*
7842                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7843                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7844                  */
7845                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7846                         sd->max_newidle_lb_cost =
7847                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7848                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7849                         need_decay = 1;
7850                 }
7851                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7852
7853                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7854                         continue;
7855
7856                 /*
7857                  * Stop the load balance at this level. There is another
7858                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7859                  * actively.
7860                  */
7861                 if (!continue_balancing) {
7862                         if (need_decay)
7863                                 continue;
7864                         break;
7865                 }
7866
7867                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7868
7869                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7870                 if (need_serialize) {
7871                         if (!spin_trylock(&balancing))
7872                                 goto out;
7873                 }
7874
7875                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7876                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7877                                 /*
7878                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7879                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7880                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7881                                  */
7882                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7883                         }
7884                         sd->last_balance = jiffies;
7885                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7886                 }
7887                 if (need_serialize)
7888                         spin_unlock(&balancing);
7889 out:
7890                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7891                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7892                         update_next_balance = 1;
7893                 }
7894         }
7895         if (need_decay) {
7896                 /*
7897                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7898                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7899                  */
7900                 rq->max_idle_balance_cost =
7901                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7902         }
7903         rcu_read_unlock();
7904
7905         /*
7906          * next_balance will be updated only when there is a need.
7907          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7908          * updated.
7909          */
7910         if (likely(update_next_balance)) {
7911                 rq->next_balance = next_balance;
7912
7913 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7914                 /*
7915                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7916                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7917                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7918                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7919                  * balance for itself and we need to update the
7920                  * nohz.next_balance accordingly.
7921                  */
7922                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7923                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7924 #endif
7925         }
7926 }
7927
7928 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7929 /*
7930  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7931  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7932  */
7933 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7934 {
7935         int this_cpu = this_rq->cpu;
7936         struct rq *rq;
7937         int balance_cpu;
7938         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7939         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7940         int update_next_balance = 0;
7941
7942         if (idle != CPU_IDLE ||
7943             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7944                 goto end;
7945
7946         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7947                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7948                         continue;
7949
7950                 /*
7951                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7952                  * work being done for other cpus. Next load
7953                  * balancing owner will pick it up.
7954                  */
7955                 if (need_resched())
7956                         break;
7957
7958                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7959
7960                 /*
7961                  * If time for next balance is due,
7962                  * do the balance.
7963                  */
7964                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7965                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7966                         update_rq_clock(rq);
7967                         update_cpu_load_idle(rq);
7968                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7969                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7970                 }
7971
7972                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7973                         next_balance = rq->next_balance;
7974                         update_next_balance = 1;
7975                 }
7976         }
7977
7978         /*
7979          * next_balance will be updated only when there is a need.
7980          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7981          * updated.
7982          */
7983         if (likely(update_next_balance))
7984                 nohz.next_balance = next_balance;
7985 end:
7986         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7987 }
7988
7989 /*
7990  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7991  * of an idle cpu in the system.
7992  *   - This rq has more than one task.
7993  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7994  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7995  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7996  *     multiple busy cpu.
7997  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7998  *     domain span are idle.
7999  */
8000 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8001 {
8002         unsigned long now = jiffies;
8003         struct sched_domain *sd;
8004         struct sched_group_capacity *sgc;
8005         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8006         bool kick = false;
8007
8008         if (unlikely(rq->idle_balance))
8009                 return false;
8010
8011        /*
8012         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8013         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8014         */
8015         set_cpu_sd_state_busy();
8016         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8017
8018         /*
8019          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8020          * balancing.
8021          */
8022         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8023                 return false;
8024
8025         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8026                 return false;
8027
8028         if (rq->nr_running >= 2)
8029                 return true;
8030
8031         rcu_read_lock();
8032         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8033         if (sd) {
8034                 sgc = sd->groups->sgc;
8035                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8036
8037                 if (nr_busy > 1) {
8038                         kick = true;
8039                         goto unlock;
8040                 }
8041
8042         }
8043
8044         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8045         if (sd) {
8046                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8047                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8048                         kick = true;
8049                         goto unlock;
8050                 }
8051         }
8052
8053         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8054         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8055                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8056                 kick = true;
8057                 goto unlock;
8058         }
8059
8060 unlock:
8061         rcu_read_unlock();
8062         return kick;
8063 }
8064 #else
8065 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8066 #endif
8067
8068 /*
8069  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8070  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8071  */
8072 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8073 {
8074         struct rq *this_rq = this_rq();
8075         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8076                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8077
8078         /*
8079          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8080          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8081          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8082          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8083          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8084          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8085          */
8086         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8087         rebalance_domains(this_rq, idle);
8088 }
8089
8090 /*
8091  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8092  */
8093 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8094 {
8095         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8096         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8097                 return;
8098
8099         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8100                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8101 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8102         if (nohz_kick_needed(rq))
8103                 nohz_balancer_kick();
8104 #endif
8105 }
8106
8107 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8108 {
8109         update_sysctl();
8110
8111         update_runtime_enabled(rq);
8112 }
8113
8114 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8115 {
8116         update_sysctl();
8117
8118         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8119         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8120 }
8121
8122 #endif /* CONFIG_SMP */
8123
8124 /*
8125  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8126  */
8127 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8128 {
8129         struct cfs_rq *cfs_rq;
8130         struct sched_entity *se = &curr->se;
8131
8132         for_each_sched_entity(se) {
8133                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8134                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8135         }
8136
8137         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8138                 task_tick_numa(rq, curr);
8139 }
8140
8141 /*
8142  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8143  *  - child not yet on the tasklist
8144  *  - preemption disabled
8145  */
8146 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8147 {
8148         struct cfs_rq *cfs_rq;
8149         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8150         int this_cpu = smp_processor_id();
8151         struct rq *rq = this_rq();
8152         unsigned long flags;
8153
8154         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8155
8156         update_rq_clock(rq);
8157
8158         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8159         curr = cfs_rq->curr;
8160
8161         /*
8162          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8163          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8164          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8165          * of child point to valid ones.
8166          */
8167         rcu_read_lock();
8168         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8169         rcu_read_unlock();
8170
8171         update_curr(cfs_rq);
8172
8173         if (curr)
8174                 se->vruntime = curr->vruntime;
8175         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8176
8177         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8178                 /*
8179                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8180                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8181                  */
8182                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8183                 resched_curr(rq);
8184         }
8185
8186         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8187
8188         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8189 }
8190
8191 /*
8192  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8193  * the current task.
8194  */
8195 static void
8196 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8197 {
8198         if (!task_on_rq_queued(p))
8199                 return;
8200
8201         /*
8202          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8203          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8204          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8205          */
8206         if (rq->curr == p) {
8207                 if (p->prio > oldprio)
8208                         resched_curr(rq);
8209         } else
8210                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8211 }
8212
8213 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8214 {
8215         struct sched_entity *se = &p->se;
8216
8217         /*
8218          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8219          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8220          * vruntime.
8221          */
8222         if (p->on_rq)
8223                 return true;
8224
8225         /*
8226          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8227          * But there are some cases where it has already been normalized:
8228          *
8229          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8230          *   wake_up_new_task().
8231          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8232          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8233          */
8234         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8235                 return true;
8236
8237         return false;
8238 }
8239
8240 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8241 {
8242         struct sched_entity *se = &p->se;
8243         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8244
8245         if (!vruntime_normalized(p)) {
8246                 /*
8247                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8248                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8249                  */
8250                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8251                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8252         }
8253
8254         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8255         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8256 }
8257
8258 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8259 {
8260         struct sched_entity *se = &p->se;
8261         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8262
8263 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8264         /*
8265          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8266          * class maintain depth value), reset depth properly.
8267          */
8268         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8269 #endif
8270
8271         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8272         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8273
8274         if (!vruntime_normalized(p))
8275                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8276 }
8277
8278 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8279 {
8280         detach_task_cfs_rq(p);
8281 }
8282
8283 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8284 {
8285         attach_task_cfs_rq(p);
8286
8287         if (task_on_rq_queued(p)) {
8288                 /*
8289                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8290                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8291                  * if we can still preempt the current task.
8292                  */
8293                 if (rq->curr == p)
8294                         resched_curr(rq);
8295                 else
8296                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8297         }
8298 }
8299
8300 /* Account for a task changing its policy or group.
8301  *
8302  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8303  * migrates between groups/classes.
8304  */
8305 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8306 {
8307         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8308
8309         for_each_sched_entity(se) {
8310                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8311
8312                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8313                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8314                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8315         }
8316 }
8317
8318 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8319 {
8320         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8321         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8322 #ifndef CONFIG_64BIT
8323         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8324 #endif
8325 #ifdef CONFIG_SMP
8326         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8327         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8328 #endif
8329 }
8330
8331 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8332 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8333 {
8334         detach_task_cfs_rq(p);
8335         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8336
8337 #ifdef CONFIG_SMP
8338         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8339         p->se.avg.last_update_time = 0;
8340 #endif
8341         attach_task_cfs_rq(p);
8342 }
8343
8344 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8345 {
8346         int i;
8347
8348         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8349
8350         for_each_possible_cpu(i) {
8351                 if (tg->cfs_rq)
8352                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8353                 if (tg->se)
8354                         kfree(tg->se[i]);
8355         }
8356
8357         kfree(tg->cfs_rq);
8358         kfree(tg->se);
8359 }
8360
8361 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8362 {
8363         struct cfs_rq *cfs_rq;
8364         struct sched_entity *se;
8365         int i;
8366
8367         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8368         if (!tg->cfs_rq)
8369                 goto err;
8370         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8371         if (!tg->se)
8372                 goto err;
8373
8374         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8375
8376         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8377
8378         for_each_possible_cpu(i) {
8379                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8380                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8381                 if (!cfs_rq)
8382                         goto err;
8383
8384                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8385                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8386                 if (!se)
8387                         goto err_free_rq;
8388
8389                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8390                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8391                 init_entity_runnable_average(se);
8392         }
8393
8394         return 1;
8395
8396 err_free_rq:
8397         kfree(cfs_rq);
8398 err:
8399         return 0;
8400 }
8401
8402 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8403 {
8404         unsigned long flags;
8405         struct rq *rq;
8406         int cpu;
8407
8408         for_each_possible_cpu(cpu) {
8409                 if (tg->se[cpu])
8410                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8411
8412                 /*
8413                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8414                  * check on_list without danger of it being re-added.
8415                  */
8416                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8417                         continue;
8418
8419                 rq = cpu_rq(cpu);
8420
8421                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8422                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8423                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8424         }
8425 }
8426
8427 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8428                         struct sched_entity *se, int cpu,
8429                         struct sched_entity *parent)
8430 {
8431         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8432
8433         cfs_rq->tg = tg;
8434         cfs_rq->rq = rq;
8435         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8436
8437         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8438         tg->se[cpu] = se;
8439
8440         /* se could be NULL for root_task_group */
8441         if (!se)
8442                 return;
8443
8444         if (!parent) {
8445                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8446                 se->depth = 0;
8447         } else {
8448                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8449                 se->depth = parent->depth + 1;
8450         }
8451
8452         se->my_q = cfs_rq;
8453         /* guarantee group entities always have weight */
8454         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8455         se->parent = parent;
8456 }
8457
8458 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8459
8460 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8461 {
8462         int i;
8463         unsigned long flags;
8464
8465         /*
8466          * We can't change the weight of the root cgroup.
8467          */
8468         if (!tg->se[0])
8469                 return -EINVAL;
8470
8471         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8472
8473         mutex_lock(&shares_mutex);
8474         if (tg->shares == shares)
8475                 goto done;
8476
8477         tg->shares = shares;
8478         for_each_possible_cpu(i) {
8479                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8480                 struct sched_entity *se;
8481
8482                 se = tg->se[i];
8483                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8484                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8485
8486                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8487                 update_rq_clock(rq);
8488                 for_each_sched_entity(se)
8489                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8490                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8491         }
8492
8493 done:
8494         mutex_unlock(&shares_mutex);
8495         return 0;
8496 }
8497 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8498
8499 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8500
8501 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8502 {
8503         return 1;
8504 }
8505
8506 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8507
8508 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8509
8510
8511 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8512 {
8513         struct sched_entity *se = &task->se;
8514         unsigned int rr_interval = 0;
8515
8516         /*
8517          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8518          * idle runqueue:
8519          */
8520         if (rq->cfs.load.weight)
8521                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8522
8523         return rr_interval;
8524 }
8525
8526 /*
8527  * All the scheduling class methods:
8528  */
8529 const struct sched_class fair_sched_class = {
8530         .next                   = &idle_sched_class,
8531         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8532         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8533         .yield_task             = yield_task_fair,
8534         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8535
8536         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8537
8538         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8539         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8540
8541 #ifdef CONFIG_SMP
8542         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8543         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8544
8545         .rq_online              = rq_online_fair,
8546         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8547
8548         .task_waking            = task_waking_fair,
8549         .task_dead              = task_dead_fair,
8550         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8551 #endif
8552
8553         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8554         .task_tick              = task_tick_fair,
8555         .task_fork              = task_fork_fair,
8556
8557         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8558         .switched_from          = switched_from_fair,
8559         .switched_to            = switched_to_fair,
8560
8561         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8562
8563         .update_curr            = update_curr_fair,
8564
8565 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8566         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8567 #endif
8568 };
8569
8570 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8571 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8572 {
8573         struct cfs_rq *cfs_rq;
8574
8575         rcu_read_lock();
8576         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8577                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8578         rcu_read_unlock();
8579 }
8580
8581 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8582 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8583 {
8584         int node;
8585         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8586
8587         for_each_online_node(node) {
8588                 if (p->numa_faults) {
8589                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8590                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8591                 }
8592                 if (p->numa_group) {
8593                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8594                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8595                 }
8596                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8597         }
8598 }
8599 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8600 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8601
8602 __init void init_sched_fair_class(void)
8603 {
8604 #ifdef CONFIG_SMP
8605         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8606
8607 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8608         nohz.next_balance = jiffies;
8609         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8610         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8611 #endif
8612 #endif /* SMP */
8613
8614 }