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