sched/fair: Add comments to explain select_idle_sibling()
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 #else
693 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 /*
699  * Update the current task's runtime statistics.
700  */
701 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
702 {
703         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
704         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
705         u64 delta_exec;
706
707         if (unlikely(!curr))
708                 return;
709
710         delta_exec = now - curr->exec_start;
711         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
712                 return;
713
714         curr->exec_start = now;
715
716         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
717                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
718
719         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
720         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
721
722         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
723         update_min_vruntime(cfs_rq);
724
725         if (entity_is_task(curr)) {
726                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
727
728                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
729                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
730                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
731         }
732
733         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
734 }
735
736 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
737 {
738         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
739 }
740
741 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
746
747         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
748             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
749                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
750
751         se->statistics.wait_start = wait_start;
752 }
753
754 static void
755 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
756 {
757         struct task_struct *p;
758         u64 delta;
759
760         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
761
762         if (entity_is_task(se)) {
763                 p = task_of(se);
764                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
765                         /*
766                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
767                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
768                          * prior to migration.
769                          */
770                         se->statistics.wait_start = delta;
771                         return;
772                 }
773                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
774         }
775
776         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
777         se->statistics.wait_count++;
778         se->statistics.wait_sum += delta;
779         se->statistics.wait_start = 0;
780 }
781
782 /*
783  * Task is being enqueued - update stats:
784  */
785 static inline void
786 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
787 {
788         /*
789          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
790          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
791          */
792         if (se != cfs_rq->curr)
793                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
794 }
795
796 static inline void
797 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
798 {
799         /*
800          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
801          * waiting task:
802          */
803         if (se != cfs_rq->curr)
804                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
805
806         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
807                 if (entity_is_task(se)) {
808                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
809
810                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
811                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
812                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
813                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
814                 }
815         }
816
817 }
818 #else
819 static inline void
820 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
821 {
822 }
823
824 static inline void
825 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
826 {
827 }
828
829 static inline void
830 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
831 {
832 }
833
834 static inline void
835 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
836 {
837 }
838 #endif
839
840 /*
841  * We are picking a new current task - update its stats:
842  */
843 static inline void
844 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
845 {
846         /*
847          * We are starting a new run period:
848          */
849         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
850 }
851
852 /**************************************************
853  * Scheduling class queueing methods:
854  */
855
856 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
857 /*
858  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
859  * calculated based on the tasks virtual memory size and
860  * numa_balancing_scan_size.
861  */
862 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
863 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
864
865 /* Portion of address space to scan in MB */
866 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
867
868 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
869 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
870
871 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
872 {
873         unsigned long rss = 0;
874         unsigned long nr_scan_pages;
875
876         /*
877          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
878          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
879          * on resident pages
880          */
881         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
882         rss = get_mm_rss(p->mm);
883         if (!rss)
884                 rss = nr_scan_pages;
885
886         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
887         return rss / nr_scan_pages;
888 }
889
890 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
891 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
892
893 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
894 {
895         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
896         unsigned int scan, floor;
897         unsigned int windows = 1;
898
899         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
900                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
901         floor = 1000 / windows;
902
903         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
904         return max_t(unsigned int, floor, scan);
905 }
906
907 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
908 {
909         unsigned int smin = task_scan_min(p);
910         unsigned int smax;
911
912         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
913         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
914         return max(smin, smax);
915 }
916
917 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
918 {
919         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
920         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
921 }
922
923 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
924 {
925         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
926         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
927 }
928
929 struct numa_group {
930         atomic_t refcount;
931
932         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
933         int nr_tasks;
934         pid_t gid;
935         int active_nodes;
936
937         struct rcu_head rcu;
938         unsigned long total_faults;
939         unsigned long max_faults_cpu;
940         /*
941          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
942          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
943          * more by CPU use than by memory faults.
944          */
945         unsigned long *faults_cpu;
946         unsigned long faults[0];
947 };
948
949 /* Shared or private faults. */
950 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
951
952 /* Memory and CPU locality */
953 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
954
955 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
956 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
957
958 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
959 {
960         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
961 }
962
963 /*
964  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
965  * occupy the first half of the array. The second half of the
966  * array is for current counters, which are averaged into the
967  * first set by task_numa_placement.
968  */
969 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
970 {
971         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
972 }
973
974 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
975 {
976         if (!p->numa_faults)
977                 return 0;
978
979         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
980                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
981 }
982
983 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
984 {
985         if (!p->numa_group)
986                 return 0;
987
988         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
989                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
990 }
991
992 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
993 {
994         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
995                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
996 }
997
998 /*
999  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1000  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1001  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1002  */
1003 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1004
1005 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1006 {
1007         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1008 }
1009
1010 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1011 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1012                                         int maxdist, bool task)
1013 {
1014         unsigned long score = 0;
1015         int node;
1016
1017         /*
1018          * All nodes are directly connected, and the same distance
1019          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1020          */
1021         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1022                 return 0;
1023
1024         /*
1025          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1026          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1027          */
1028         for_each_online_node(node) {
1029                 unsigned long faults;
1030                 int dist = node_distance(nid, node);
1031
1032                 /*
1033                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1034                  * for placement; nid was already counted.
1035                  */
1036                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1037                         continue;
1038
1039                 /*
1040                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1041                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1042                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1043                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1044                  * of each group. Skip other nodes.
1045                  */
1046                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1047                                         dist > maxdist)
1048                         continue;
1049
1050                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1051                 if (task)
1052                         faults = task_faults(p, node);
1053                 else
1054                         faults = group_faults(p, node);
1055
1056                 /*
1057                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1058                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1059                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1060                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1061                  * The further away a node is, the less the faults count.
1062                  * This seems to result in good task placement.
1063                  */
1064                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1065                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1066                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1067                 }
1068
1069                 score += faults;
1070         }
1071
1072         return score;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1077  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1078  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1079  * evenly spread out between numa nodes.
1080  */
1081 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1082                                         int dist)
1083 {
1084         unsigned long faults, total_faults;
1085
1086         if (!p->numa_faults)
1087                 return 0;
1088
1089         total_faults = p->total_numa_faults;
1090
1091         if (!total_faults)
1092                 return 0;
1093
1094         faults = task_faults(p, nid);
1095         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1096
1097         return 1000 * faults / total_faults;
1098 }
1099
1100 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1101                                          int dist)
1102 {
1103         unsigned long faults, total_faults;
1104
1105         if (!p->numa_group)
1106                 return 0;
1107
1108         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1109
1110         if (!total_faults)
1111                 return 0;
1112
1113         faults = group_faults(p, nid);
1114         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1115
1116         return 1000 * faults / total_faults;
1117 }
1118
1119 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1120                                 int src_nid, int dst_cpu)
1121 {
1122         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1123         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1124         int last_cpupid, this_cpupid;
1125
1126         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1127
1128         /*
1129          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1130          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1131          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1132          *
1133          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1134          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1135          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1136          *
1137          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1138          * same result twice in a row, given these samples are fully
1139          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1140          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1141          *
1142          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1143          * act on an unlikely task<->page relation.
1144          */
1145         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1146         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1147                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1148                 return false;
1149
1150         /* Always allow migrate on private faults */
1151         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1152                 return true;
1153
1154         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1155         if (!ng)
1156                 return true;
1157
1158         /*
1159          * Destination node is much more heavily used than the source
1160          * node? Allow migration.
1161          */
1162         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1163                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1164                 return true;
1165
1166         /*
1167          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1168          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1169          *
1170          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1171          * --------------- * - > ---------------
1172          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1173          */
1174         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1175                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1176 }
1177
1178 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1179 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1180 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1181 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1182 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1183
1184 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1185 struct numa_stats {
1186         unsigned long nr_running;
1187         unsigned long load;
1188
1189         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1190         unsigned long compute_capacity;
1191
1192         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1193         unsigned long task_capacity;
1194         int has_free_capacity;
1195 };
1196
1197 /*
1198  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1199  */
1200 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1201 {
1202         int smt, cpu, cpus = 0;
1203         unsigned long capacity;
1204
1205         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1206         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1207                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1208
1209                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1210                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1211                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1212
1213                 cpus++;
1214         }
1215
1216         /*
1217          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1218          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1219          * not find this node attractive.
1220          *
1221          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1222          * imbalance and bail there.
1223          */
1224         if (!cpus)
1225                 return;
1226
1227         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1228         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1229         capacity = cpus / smt; /* cores */
1230
1231         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1232                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1233         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1234 }
1235
1236 struct task_numa_env {
1237         struct task_struct *p;
1238
1239         int src_cpu, src_nid;
1240         int dst_cpu, dst_nid;
1241
1242         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1243
1244         int imbalance_pct;
1245         int dist;
1246
1247         struct task_struct *best_task;
1248         long best_imp;
1249         int best_cpu;
1250 };
1251
1252 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1253                              struct task_struct *p, long imp)
1254 {
1255         if (env->best_task)
1256                 put_task_struct(env->best_task);
1257
1258         env->best_task = p;
1259         env->best_imp = imp;
1260         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1261 }
1262
1263 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1264                                 struct task_numa_env *env)
1265 {
1266         long imb, old_imb;
1267         long orig_src_load, orig_dst_load;
1268         long src_capacity, dst_capacity;
1269
1270         /*
1271          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1272          *
1273          * src_load        dst_load
1274          * ------------ vs ---------
1275          * src_capacity    dst_capacity
1276          */
1277         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1278         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1279
1280         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1281         if (dst_load < src_load)
1282                 swap(dst_load, src_load);
1283
1284         /* Is the difference below the threshold? */
1285         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1286               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1287         if (imb <= 0)
1288                 return false;
1289
1290         /*
1291          * The imbalance is above the allowed threshold.
1292          * Compare it with the old imbalance.
1293          */
1294         orig_src_load = env->src_stats.load;
1295         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1296
1297         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1298                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1299
1300         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1301                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1302
1303         /* Would this change make things worse? */
1304         return (imb > old_imb);
1305 }
1306
1307 /*
1308  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1309  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1310  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1311  * be exchanged with the source task
1312  */
1313 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1314                               long taskimp, long groupimp)
1315 {
1316         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1317         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1318         struct task_struct *cur;
1319         long src_load, dst_load;
1320         long load;
1321         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1322         long moveimp = imp;
1323         int dist = env->dist;
1324         bool assigned = false;
1325
1326         rcu_read_lock();
1327
1328         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1329         cur = dst_rq->curr;
1330         /*
1331          * No need to move the exiting task or idle task.
1332          */
1333         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1334                 cur = NULL;
1335         else {
1336                 /*
1337                  * The task_struct must be protected here to protect the
1338                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1339                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1340                  * finish_task_switch()
1341                  *     --> put_task_struct()
1342                  *         --> __put_task_struct()
1343                  *             --> task_numa_free()
1344                  */
1345                 get_task_struct(cur);
1346         }
1347
1348         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1349
1350         /*
1351          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1352          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1353          */
1354         if (cur == env->p)
1355                 goto unlock;
1356
1357         /*
1358          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1359          * source and destination node. Calculate the total differential for
1360          * the source task and potential destination task. The more negative
1361          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1362          * be incurred if the tasks were swapped.
1363          */
1364         if (cur) {
1365                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1366                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1367                         goto unlock;
1368
1369                 /*
1370                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1371                  * in any group then look only at task weights.
1372                  */
1373                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1374                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1375                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1376                         /*
1377                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1378                          * tasks within a group over tiny differences.
1379                          */
1380                         if (cur->numa_group)
1381                                 imp -= imp/16;
1382                 } else {
1383                         /*
1384                          * Compare the group weights. If a task is all by
1385                          * itself (not part of a group), use the task weight
1386                          * instead.
1387                          */
1388                         if (cur->numa_group)
1389                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1390                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1391                         else
1392                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1393                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1394                 }
1395         }
1396
1397         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1398                 goto unlock;
1399
1400         if (!cur) {
1401                 /* Is there capacity at our destination? */
1402                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1403                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1404                         goto unlock;
1405
1406                 goto balance;
1407         }
1408
1409         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1410         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1411                         dst_rq->nr_running == 1)
1412                 goto assign;
1413
1414         /*
1415          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1416          */
1417 balance:
1418         load = task_h_load(env->p);
1419         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1420         src_load = env->src_stats.load - load;
1421
1422         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1423                 /*
1424                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1425                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1426                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1427                  * so an actually idle CPU will win.
1428                  */
1429                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1430                         imp = moveimp - 1;
1431                         put_task_struct(cur);
1432                         cur = NULL;
1433                         goto assign;
1434                 }
1435         }
1436
1437         if (imp <= env->best_imp)
1438                 goto unlock;
1439
1440         if (cur) {
1441                 load = task_h_load(cur);
1442                 dst_load -= load;
1443                 src_load += load;
1444         }
1445
1446         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1447                 goto unlock;
1448
1449         /*
1450          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1451          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1452          */
1453         if (!cur)
1454                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1455
1456 assign:
1457         assigned = true;
1458         task_numa_assign(env, cur, imp);
1459 unlock:
1460         rcu_read_unlock();
1461         /*
1462          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1463          * finished.
1464          */
1465         if (cur && !assigned)
1466                 put_task_struct(cur);
1467 }
1468
1469 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1470                                 long taskimp, long groupimp)
1471 {
1472         int cpu;
1473
1474         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1475                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1476                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1477                         continue;
1478
1479                 env->dst_cpu = cpu;
1480                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1481         }
1482 }
1483
1484 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1485 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1486 {
1487         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1488         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1489
1490         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1491                 return false;
1492
1493         /*
1494          * Only consider a task move if the source has a higher load
1495          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1496          *
1497          *      src->load                dst->load
1498          * --------------------- vs ---------------------
1499          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1500          */
1501         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1502
1503             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1504                 return true;
1505
1506         return false;
1507 }
1508
1509 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1510 {
1511         struct task_numa_env env = {
1512                 .p = p,
1513
1514                 .src_cpu = task_cpu(p),
1515                 .src_nid = task_node(p),
1516
1517                 .imbalance_pct = 112,
1518
1519                 .best_task = NULL,
1520                 .best_imp = 0,
1521                 .best_cpu = -1,
1522         };
1523         struct sched_domain *sd;
1524         unsigned long taskweight, groupweight;
1525         int nid, ret, dist;
1526         long taskimp, groupimp;
1527
1528         /*
1529          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1530          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1531          *
1532          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1533          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1534          * to satisfy here.
1535          */
1536         rcu_read_lock();
1537         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1538         if (sd)
1539                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1540         rcu_read_unlock();
1541
1542         /*
1543          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1544          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1545          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1546          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1547          */
1548         if (unlikely(!sd)) {
1549                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1550                 return -EINVAL;
1551         }
1552
1553         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1554         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1555         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1556         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1557         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1558         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1559         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1560         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1561
1562         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1563         if (numa_has_capacity(&env))
1564                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1565
1566         /*
1567          * Look at other nodes in these cases:
1568          * - there is no space available on the preferred_nid
1569          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1570          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1571          *   we need to check other locations.
1572          */
1573         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1574                 for_each_online_node(nid) {
1575                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1576                                 continue;
1577
1578                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1579                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1580                                                 dist != env.dist) {
1581                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1582                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1583                         }
1584
1585                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1586                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1587                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1588                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1589                                 continue;
1590
1591                         env.dist = dist;
1592                         env.dst_nid = nid;
1593                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1594                         if (numa_has_capacity(&env))
1595                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1596                 }
1597         }
1598
1599         /*
1600          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1601          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1602          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1603          * settle down.
1604          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1605          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1606          */
1607         if (p->numa_group) {
1608                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1609
1610                 if (env.best_cpu == -1)
1611                         nid = env.src_nid;
1612                 else
1613                         nid = env.dst_nid;
1614
1615                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1616                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1617         }
1618
1619         /* No better CPU than the current one was found. */
1620         if (env.best_cpu == -1)
1621                 return -EAGAIN;
1622
1623         /*
1624          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1625          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1626          */
1627         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1628
1629         if (env.best_task == NULL) {
1630                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1631                 if (ret != 0)
1632                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1633                 return ret;
1634         }
1635
1636         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1637         if (ret != 0)
1638                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1639         put_task_struct(env.best_task);
1640         return ret;
1641 }
1642
1643 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1644 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1645 {
1646         unsigned long interval = HZ;
1647
1648         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1649         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1650                 return;
1651
1652         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1653         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1654         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1655
1656         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1657         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1658                 return;
1659
1660         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1661         task_numa_migrate(p);
1662 }
1663
1664 /*
1665  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1666  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1667  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1668  * located.
1669  */
1670 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1671 {
1672         unsigned long faults, max_faults = 0;
1673         int nid, active_nodes = 0;
1674
1675         for_each_online_node(nid) {
1676                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1677                 if (faults > max_faults)
1678                         max_faults = faults;
1679         }
1680
1681         for_each_online_node(nid) {
1682                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1683                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1684                         active_nodes++;
1685         }
1686
1687         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1688         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1689 }
1690
1691 /*
1692  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1693  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1694  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1695  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1696  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1697  */
1698 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1699 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1700
1701 /*
1702  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1703  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1704  * the page accesses are shared with other processes.
1705  * Otherwise, decrease the scan period.
1706  */
1707 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1708                         unsigned long shared, unsigned long private)
1709 {
1710         unsigned int period_slot;
1711         int ratio;
1712         int diff;
1713
1714         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1715         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1716
1717         /*
1718          * If there were no record hinting faults then either the task is
1719          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1720          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1721          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1722          * node is overloaded. In either case, scan slower
1723          */
1724         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1725                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1726                         p->numa_scan_period << 1);
1727
1728                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1729                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1730
1731                 return;
1732         }
1733
1734         /*
1735          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1736          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1737          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1738          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1739          */
1740         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1741         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1742         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1743                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1744                 if (!slot)
1745                         slot = 1;
1746                 diff = slot * period_slot;
1747         } else {
1748                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1749
1750                 /*
1751                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1752                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1753                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1754                  * speaking the intent is that there is little point
1755                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1756                  * simply bounce migrations uselessly
1757                  */
1758                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1759                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1760         }
1761
1762         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1763                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1764         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1769  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1770  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1771  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1772  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1773  */
1774 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1775 {
1776         u64 runtime, delta, now;
1777         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1778         now = p->se.exec_start;
1779         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1780
1781         if (p->last_task_numa_placement) {
1782                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1783                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1784         } else {
1785                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1786                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1787         }
1788
1789         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1790         p->last_task_numa_placement = now;
1791
1792         return delta;
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1797  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1798  * otherwise workloads might not converge.
1799  */
1800 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1801 {
1802         nodemask_t nodes;
1803         int dist;
1804
1805         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1806         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1807                 return nid;
1808
1809         /*
1810          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1811          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1812          * both the node itself, and on nearby nodes.
1813          */
1814         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1815                 unsigned long score, max_score = 0;
1816                 int node, max_node = nid;
1817
1818                 dist = sched_max_numa_distance;
1819
1820                 for_each_online_node(node) {
1821                         score = group_weight(p, node, dist);
1822                         if (score > max_score) {
1823                                 max_score = score;
1824                                 max_node = node;
1825                         }
1826                 }
1827                 return max_node;
1828         }
1829
1830         /*
1831          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1832          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1833          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1834          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1835          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1836          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1837          * keep the complexity of the search down.
1838          */
1839         nodes = node_online_map;
1840         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1841                 unsigned long max_faults = 0;
1842                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1843                 int a, b;
1844
1845                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1846                 if (!find_numa_distance(dist))
1847                         continue;
1848
1849                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1850                         unsigned long faults = 0;
1851                         nodemask_t this_group;
1852                         nodes_clear(this_group);
1853
1854                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1855                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1856                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1857                                         faults += group_faults(p, b);
1858                                         node_set(b, this_group);
1859                                         node_clear(b, nodes);
1860                                 }
1861                         }
1862
1863                         /* Remember the top group. */
1864                         if (faults > max_faults) {
1865                                 max_faults = faults;
1866                                 max_group = this_group;
1867                                 /*
1868                                  * subtle: at the smallest distance there is
1869                                  * just one node left in each "group", the
1870                                  * winner is the preferred nid.
1871                                  */
1872                                 nid = a;
1873                         }
1874                 }
1875                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1876                 if (!max_faults)
1877                         break;
1878                 nodes = max_group;
1879         }
1880         return nid;
1881 }
1882
1883 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1884 {
1885         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1886         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1887         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1888         unsigned long total_faults;
1889         u64 runtime, period;
1890         spinlock_t *group_lock = NULL;
1891
1892         /*
1893          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1894          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1895          * that the field is read in a single access:
1896          */
1897         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1898         if (p->numa_scan_seq == seq)
1899                 return;
1900         p->numa_scan_seq = seq;
1901         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1902
1903         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1904                        p->numa_faults_locality[1];
1905         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1906
1907         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1908         if (p->numa_group) {
1909                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1910                 spin_lock_irq(group_lock);
1911         }
1912
1913         /* Find the node with the highest number of faults */
1914         for_each_online_node(nid) {
1915                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1916                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1917                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1918                 int priv;
1919
1920                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1921                         long diff, f_diff, f_weight;
1922
1923                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1924                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1925                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1926                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1927
1928                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1929                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1930                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1931                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1932
1933                         /*
1934                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1935                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1936                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1937                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1938                          * faults are less important.
1939                          */
1940                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1941                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1942                                    (total_faults + 1);
1943                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1944                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1945
1946                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1947                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1948                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1949                         p->total_numa_faults += diff;
1950                         if (p->numa_group) {
1951                                 /*
1952                                  * safe because we can only change our own group
1953                                  *
1954                                  * mem_idx represents the offset for a given
1955                                  * nid and priv in a specific region because it
1956                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1957                                  */
1958                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1959                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1960                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1961                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1962                         }
1963                 }
1964
1965                 if (faults > max_faults) {
1966                         max_faults = faults;
1967                         max_nid = nid;
1968                 }
1969
1970                 if (group_faults > max_group_faults) {
1971                         max_group_faults = group_faults;
1972                         max_group_nid = nid;
1973                 }
1974         }
1975
1976         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1977
1978         if (p->numa_group) {
1979                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
1980                 spin_unlock_irq(group_lock);
1981                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1982         }
1983
1984         if (max_faults) {
1985                 /* Set the new preferred node */
1986                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1987                         sched_setnuma(p, max_nid);
1988
1989                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1990                         numa_migrate_preferred(p);
1991         }
1992 }
1993
1994 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1995 {
1996         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1997 }
1998
1999 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2000 {
2001         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2002                 kfree_rcu(grp, rcu);
2003 }
2004
2005 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2006                         int *priv)
2007 {
2008         struct numa_group *grp, *my_grp;
2009         struct task_struct *tsk;
2010         bool join = false;
2011         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2012         int i;
2013
2014         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2015                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2016                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2017
2018                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2019                 if (!grp)
2020                         return;
2021
2022                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2023                 grp->active_nodes = 1;
2024                 grp->max_faults_cpu = 0;
2025                 spin_lock_init(&grp->lock);
2026                 grp->gid = p->pid;
2027                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2028                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2029                                                 nr_node_ids;
2030
2031                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2032                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2033
2034                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2035
2036                 grp->nr_tasks++;
2037                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2038         }
2039
2040         rcu_read_lock();
2041         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2042
2043         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2044                 goto no_join;
2045
2046         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2047         if (!grp)
2048                 goto no_join;
2049
2050         my_grp = p->numa_group;
2051         if (grp == my_grp)
2052                 goto no_join;
2053
2054         /*
2055          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2056          * the other task will join us.
2057          */
2058         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2059                 goto no_join;
2060
2061         /*
2062          * Tie-break on the grp address.
2063          */
2064         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2065                 goto no_join;
2066
2067         /* Always join threads in the same process. */
2068         if (tsk->mm == current->mm)
2069                 join = true;
2070
2071         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2072         if (flags & TNF_SHARED)
2073                 join = true;
2074
2075         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2076         *priv = !join;
2077
2078         if (join && !get_numa_group(grp))
2079                 goto no_join;
2080
2081         rcu_read_unlock();
2082
2083         if (!join)
2084                 return;
2085
2086         BUG_ON(irqs_disabled());
2087         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2088
2089         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2090                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2091                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2092         }
2093         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2094         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2095
2096         my_grp->nr_tasks--;
2097         grp->nr_tasks++;
2098
2099         spin_unlock(&my_grp->lock);
2100         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2101
2102         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2103
2104         put_numa_group(my_grp);
2105         return;
2106
2107 no_join:
2108         rcu_read_unlock();
2109         return;
2110 }
2111
2112 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2113 {
2114         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2115         void *numa_faults = p->numa_faults;
2116         unsigned long flags;
2117         int i;
2118
2119         if (grp) {
2120                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2121                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2122                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2123                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2124
2125                 grp->nr_tasks--;
2126                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2127                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2128                 put_numa_group(grp);
2129         }
2130
2131         p->numa_faults = NULL;
2132         kfree(numa_faults);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2137  */
2138 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2139 {
2140         struct task_struct *p = current;
2141         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2142         int cpu_node = task_node(current);
2143         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2144         struct numa_group *ng;
2145         int priv;
2146
2147         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2148                 return;
2149
2150         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2151         if (!p->mm)
2152                 return;
2153
2154         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2155         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2156                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2157                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2158
2159                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2160                 if (!p->numa_faults)
2161                         return;
2162
2163                 p->total_numa_faults = 0;
2164                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2165         }
2166
2167         /*
2168          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2169          * to be private if the accessing pid has not changed
2170          */
2171         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2172                 priv = 1;
2173         } else {
2174                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2175                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2176                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2177         }
2178
2179         /*
2180          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2181          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2182          * actively using should be counted as local. This allows the
2183          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2184          */
2185         ng = p->numa_group;
2186         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2187                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2188                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2189                 local = 1;
2190
2191         task_numa_placement(p);
2192
2193         /*
2194          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2195          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2196          */
2197         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2198                 numa_migrate_preferred(p);
2199
2200         if (migrated)
2201                 p->numa_pages_migrated += pages;
2202         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2203                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2204
2205         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2206         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2207         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2208 }
2209
2210 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2211 {
2212         /*
2213          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2214          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2215          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2216          * much of an issue though, since this is just used for
2217          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2218          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2219          */
2220         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2221         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2222 }
2223
2224 /*
2225  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2226  * Triggered from task_tick_numa().
2227  */
2228 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2229 {
2230         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2231         struct task_struct *p = current;
2232         struct mm_struct *mm = p->mm;
2233         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2234         struct vm_area_struct *vma;
2235         unsigned long start, end;
2236         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2237         long pages, virtpages;
2238
2239         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2240
2241         work->next = work; /* protect against double add */
2242         /*
2243          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2244          *
2245          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2246          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2247          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2248          * work.
2249          */
2250         if (p->flags & PF_EXITING)
2251                 return;
2252
2253         if (!mm->numa_next_scan) {
2254                 mm->numa_next_scan = now +
2255                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2256         }
2257
2258         /*
2259          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2260          */
2261         migrate = mm->numa_next_scan;
2262         if (time_before(now, migrate))
2263                 return;
2264
2265         if (p->numa_scan_period == 0) {
2266                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2267                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2268         }
2269
2270         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2271         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2272                 return;
2273
2274         /*
2275          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2276          * the next time around.
2277          */
2278         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2279
2280         start = mm->numa_scan_offset;
2281         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2282         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2283         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2284         if (!pages)
2285                 return;
2286
2287
2288         down_read(&mm->mmap_sem);
2289         vma = find_vma(mm, start);
2290         if (!vma) {
2291                 reset_ptenuma_scan(p);
2292                 start = 0;
2293                 vma = mm->mmap;
2294         }
2295         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2296                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2297                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2298                         continue;
2299                 }
2300
2301                 /*
2302                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2303                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2304                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2305                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2306                  */
2307                 if (!vma->vm_mm ||
2308                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2309                         continue;
2310
2311                 /*
2312                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2313                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2314                  */
2315                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2316                         continue;
2317
2318                 do {
2319                         start = max(start, vma->vm_start);
2320                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2321                         end = min(end, vma->vm_end);
2322                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2323
2324                         /*
2325                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2326                          * hpages that have at least one present PTE that
2327                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2328                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2329                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2330                          * areas faster.
2331                          */
2332                         if (nr_pte_updates)
2333                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2334                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2335
2336                         start = end;
2337                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2338                                 goto out;
2339
2340                         cond_resched();
2341                 } while (end != vma->vm_end);
2342         }
2343
2344 out:
2345         /*
2346          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2347          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2348          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2349          * scanner to the start so check it now.
2350          */
2351         if (vma)
2352                 mm->numa_scan_offset = start;
2353         else
2354                 reset_ptenuma_scan(p);
2355         up_read(&mm->mmap_sem);
2356
2357         /*
2358          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2359          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2360          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2361          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2362          */
2363         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2364                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2365                 p->node_stamp += 32 * diff;
2366         }
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Drive the periodic memory faults..
2371  */
2372 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2373 {
2374         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2375         u64 period, now;
2376
2377         /*
2378          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2379          */
2380         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2381                 return;
2382
2383         /*
2384          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2385          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2386          * task needs to have done some actual work before we bother with
2387          * NUMA placement.
2388          */
2389         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2390         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2391
2392         if (now > curr->node_stamp + period) {
2393                 if (!curr->node_stamp)
2394                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2395                 curr->node_stamp += period;
2396
2397                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2398                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2399                         task_work_add(curr, work, true);
2400                 }
2401         }
2402 }
2403 #else
2404 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2405 {
2406 }
2407
2408 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2409 {
2410 }
2411
2412 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2413 {
2414 }
2415 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2416
2417 static void
2418 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2419 {
2420         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2421         if (!parent_entity(se))
2422                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2423 #ifdef CONFIG_SMP
2424         if (entity_is_task(se)) {
2425                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2426
2427                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2428                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2429         }
2430 #endif
2431         cfs_rq->nr_running++;
2432 }
2433
2434 static void
2435 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2436 {
2437         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2438         if (!parent_entity(se))
2439                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2440         if (entity_is_task(se)) {
2441                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2442                 list_del_init(&se->group_node);
2443         }
2444         cfs_rq->nr_running--;
2445 }
2446
2447 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2448 # ifdef CONFIG_SMP
2449 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2450 {
2451         long tg_weight;
2452
2453         /*
2454          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2455          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2456          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2457          */
2458         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2459         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2460         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2461
2462         return tg_weight;
2463 }
2464
2465 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2466 {
2467         long tg_weight, load, shares;
2468
2469         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2470         load = cfs_rq->load.weight;
2471
2472         shares = (tg->shares * load);
2473         if (tg_weight)
2474                 shares /= tg_weight;
2475
2476         if (shares < MIN_SHARES)
2477                 shares = MIN_SHARES;
2478         if (shares > tg->shares)
2479                 shares = tg->shares;
2480
2481         return shares;
2482 }
2483 # else /* CONFIG_SMP */
2484 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2485 {
2486         return tg->shares;
2487 }
2488 # endif /* CONFIG_SMP */
2489 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2490                             unsigned long weight)
2491 {
2492         if (se->on_rq) {
2493                 /* commit outstanding execution time */
2494                 if (cfs_rq->curr == se)
2495                         update_curr(cfs_rq);
2496                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2497         }
2498
2499         update_load_set(&se->load, weight);
2500
2501         if (se->on_rq)
2502                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2503 }
2504
2505 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2506
2507 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2508 {
2509         struct task_group *tg;
2510         struct sched_entity *se;
2511         long shares;
2512
2513         tg = cfs_rq->tg;
2514         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2515         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2516                 return;
2517 #ifndef CONFIG_SMP
2518         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2519                 return;
2520 #endif
2521         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2522
2523         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2524 }
2525 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2526 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2527 {
2528 }
2529 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2530
2531 #ifdef CONFIG_SMP
2532 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2533 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2534         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2535         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2536         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2537         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2538         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2539         0x85aac367, 0x82cd8698,
2540 };
2541
2542 /*
2543  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2544  * over-estimates when re-combining.
2545  */
2546 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2547             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2548          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2549         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2550 };
2551
2552 /*
2553  * Approximate:
2554  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2555  */
2556 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2557 {
2558         unsigned int local_n;
2559
2560         if (!n)
2561                 return val;
2562         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2563                 return 0;
2564
2565         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2566         local_n = n;
2567
2568         /*
2569          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2570          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2571          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2572          *
2573          * To achieve constant time decay_load.
2574          */
2575         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2576                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2577                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2578         }
2579
2580         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2581         return val;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2586  * average will be: \Sum 1024*y^n
2587  *
2588  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2589  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2590  */
2591 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2592 {
2593         u32 contrib = 0;
2594
2595         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2596                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2597         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2598                 return LOAD_AVG_MAX;
2599
2600         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2601         do {
2602                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2603                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2604
2605                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2606         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2607
2608         contrib = decay_load(contrib, n);
2609         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2610 }
2611
2612 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2613 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2614 #endif
2615
2616 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2617
2618 /*
2619  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2620  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2621  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2622  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2623  *
2624  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2625  *      p0            p1           p2
2626  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2627  *
2628  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2629  *
2630  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2631  * following representation of historical load:
2632  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2633  *
2634  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2635  *   y^32 = 0.5
2636  *
2637  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2638  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2639  * (u_0).
2640  *
2641  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2642  * sum again by y is sufficient to update:
2643  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2644  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2645  */
2646 static __always_inline int
2647 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2648                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2649 {
2650         u64 delta, scaled_delta, periods;
2651         u32 contrib;
2652         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2653         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2654
2655         delta = now - sa->last_update_time;
2656         /*
2657          * This should only happen when time goes backwards, which it
2658          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2659          */
2660         if ((s64)delta < 0) {
2661                 sa->last_update_time = now;
2662                 return 0;
2663         }
2664
2665         /*
2666          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2667          * approximation of 1us and fast to compute.
2668          */
2669         delta >>= 10;
2670         if (!delta)
2671                 return 0;
2672         sa->last_update_time = now;
2673
2674         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2675         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2676
2677         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2678         delta_w = sa->period_contrib;
2679         if (delta + delta_w >= 1024) {
2680                 decayed = 1;
2681
2682                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2683                 sa->period_contrib = 0;
2684
2685                 /*
2686                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2687                  * out how much from delta we need to complete the current
2688                  * period and accrue it.
2689                  */
2690                 delta_w = 1024 - delta_w;
2691                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2692                 if (weight) {
2693                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2694                         if (cfs_rq) {
2695                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2696                                                 weight * scaled_delta_w;
2697                         }
2698                 }
2699                 if (running)
2700                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2701
2702                 delta -= delta_w;
2703
2704                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2705                 periods = delta / 1024;
2706                 delta %= 1024;
2707
2708                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2709                 if (cfs_rq) {
2710                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2711                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2712                 }
2713                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2714
2715                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2716                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2717                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2718                 if (weight) {
2719                         sa->load_sum += weight * contrib;
2720                         if (cfs_rq)
2721                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2722                 }
2723                 if (running)
2724                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2725         }
2726
2727         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2728         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2729         if (weight) {
2730                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2731                 if (cfs_rq)
2732                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2733         }
2734         if (running)
2735                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2736
2737         sa->period_contrib += delta;
2738
2739         if (decayed) {
2740                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2741                 if (cfs_rq) {
2742                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2743                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2744                 }
2745                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2746         }
2747
2748         return decayed;
2749 }
2750
2751 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2752 /*
2753  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2754  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2755  */
2756 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2757 {
2758         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2759
2760         /*
2761          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2762          */
2763         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2764                 return;
2765
2766         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2767                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2768                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2769         }
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2774  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2775  * including the state of rq->lock, should be made.
2776  */
2777 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2778                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2779 {
2780         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2781                 return;
2782
2783         /*
2784          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2785          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2786          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2787          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2788          * the wakee more load sounds not bad.
2789          */
2790         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2791                 u64 p_last_update_time;
2792                 u64 n_last_update_time;
2793
2794 #ifndef CONFIG_64BIT
2795                 u64 p_last_update_time_copy;
2796                 u64 n_last_update_time_copy;
2797
2798                 do {
2799                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2800                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2801
2802                         smp_rmb();
2803
2804                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2805                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2806
2807                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2808                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2809 #else
2810                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2811                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2812 #endif
2813                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2814                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2815                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2816         }
2817 }
2818 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2819 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2820 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2821
2822 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2823
2824 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2825 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2826 {
2827         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2828         int decayed, removed = 0;
2829
2830         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2831                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2832                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2833                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2834                 removed = 1;
2835         }
2836
2837         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2838                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2839                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2840                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2841         }
2842
2843         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2844                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2845
2846 #ifndef CONFIG_64BIT
2847         smp_wmb();
2848         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2849 #endif
2850
2851         return decayed || removed;
2852 }
2853
2854 /* Update task and its cfs_rq load average */
2855 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2856 {
2857         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2858         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2859         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2860
2861         /*
2862          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2863          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2864          */
2865         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2866                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2867                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2868
2869         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2870                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2871 }
2872
2873 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2874 {
2875         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2876                 goto skip_aging;
2877
2878         /*
2879          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2880          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2881          */
2882         if (se->avg.last_update_time) {
2883                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2884                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2885
2886                 /*
2887                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2888                  * absent from the fair class for too long.
2889                  */
2890         }
2891
2892 skip_aging:
2893         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2894         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2895         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2896         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2897         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2898 }
2899
2900 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2901 {
2902         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2903                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2904                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2905
2906         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2907         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2908         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2909         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2910 }
2911
2912 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2913 static inline void
2914 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2915 {
2916         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2917         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2918         int migrated, decayed;
2919
2920         migrated = !sa->last_update_time;
2921         if (!migrated) {
2922                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2923                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2924                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2925         }
2926
2927         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2928
2929         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2930         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2931
2932         if (migrated)
2933                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2934
2935         if (decayed || migrated)
2936                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2937 }
2938
2939 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2940 static inline void
2941 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2942 {
2943         update_load_avg(se, 1);
2944
2945         cfs_rq->runnable_load_avg =
2946                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2947         cfs_rq->runnable_load_sum =
2948                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2949 }
2950
2951 #ifndef CONFIG_64BIT
2952 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2953 {
2954         u64 last_update_time_copy;
2955         u64 last_update_time;
2956
2957         do {
2958                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2959                 smp_rmb();
2960                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2961         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2962
2963         return last_update_time;
2964 }
2965 #else
2966 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2967 {
2968         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2969 }
2970 #endif
2971
2972 /*
2973  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2974  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2975  */
2976 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2977 {
2978         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2979         u64 last_update_time;
2980
2981         /*
2982          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2983          * from its (source) cfs_rq
2984          */
2985         if (se->avg.last_update_time == 0)
2986                 return;
2987
2988         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2989
2990         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2991         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2992         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2993 }
2994
2995 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2996 {
2997         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2998 }
2999
3000 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3001 {
3002         return cfs_rq->avg.load_avg;
3003 }
3004
3005 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3006
3007 #else /* CONFIG_SMP */
3008
3009 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
3010 static inline void
3011 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3012 static inline void
3013 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3014 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3015
3016 static inline void
3017 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3018 static inline void
3019 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3020
3021 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3022 {
3023         return 0;
3024 }
3025
3026 #endif /* CONFIG_SMP */
3027
3028 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3029 {
3030 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3031         struct task_struct *tsk = NULL;
3032
3033         if (entity_is_task(se))
3034                 tsk = task_of(se);
3035
3036         if (se->statistics.sleep_start) {
3037                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3038
3039                 if ((s64)delta < 0)
3040                         delta = 0;
3041
3042                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3043                         se->statistics.sleep_max = delta;
3044
3045                 se->statistics.sleep_start = 0;
3046                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3047
3048                 if (tsk) {
3049                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3050                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3051                 }
3052         }
3053         if (se->statistics.block_start) {
3054                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3055
3056                 if ((s64)delta < 0)
3057                         delta = 0;
3058
3059                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3060                         se->statistics.block_max = delta;
3061
3062                 se->statistics.block_start = 0;
3063                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3064
3065                 if (tsk) {
3066                         if (tsk->in_iowait) {
3067                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3068                                 se->statistics.iowait_count++;
3069                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3070                         }
3071
3072                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3073
3074                         /*
3075                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3076                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3077                          * amount of time that the task spent sleeping:
3078                          */
3079                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3080                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3081                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3082                                                 delta >> 20);
3083                         }
3084                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3085                 }
3086         }
3087 #endif
3088 }
3089
3090 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3091 {
3092 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3093         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3094
3095         if (d < 0)
3096                 d = -d;
3097
3098         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3099                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3100 #endif
3101 }
3102
3103 static void
3104 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3105 {
3106         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3107
3108         /*
3109          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3110          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3111          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3112          * stays open at the end.
3113          */
3114         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3115                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3116
3117         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3118         if (!initial) {
3119                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3120
3121                 /*
3122                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3123                  * for a gentler effect of sleepers:
3124                  */
3125                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3126                         thresh >>= 1;
3127
3128                 vruntime -= thresh;
3129         }
3130
3131         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3132         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3133 }
3134
3135 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3136
3137 static inline void check_schedstat_required(void)
3138 {
3139 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3140         if (schedstat_enabled())
3141                 return;
3142
3143         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3144         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3145                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3146                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3147                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3148                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3149                 pr_warn_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3150                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3151                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3152                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3153         }
3154 #endif
3155 }
3156
3157 static void
3158 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3159 {
3160         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING);
3161         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3162
3163         /*
3164          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3165          * update_curr().
3166          */
3167         if (renorm && curr)
3168                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3169
3170         update_curr(cfs_rq);
3171
3172         /*
3173          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3174          * moment in time, instead of some random moment in the past.
3175          */
3176         if (renorm && !curr)
3177                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3178
3179         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3180         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3181         update_cfs_shares(cfs_rq);
3182
3183         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3184                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3185                 if (schedstat_enabled())
3186                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3187         }
3188
3189         check_schedstat_required();
3190         if (schedstat_enabled()) {
3191                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3192                 check_spread(cfs_rq, se);
3193         }
3194         if (!curr)
3195                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3196         se->on_rq = 1;
3197
3198         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3199                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3200                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3201         }
3202 }
3203
3204 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3205 {
3206         for_each_sched_entity(se) {
3207                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3208                 if (cfs_rq->last != se)
3209                         break;
3210
3211                 cfs_rq->last = NULL;
3212         }
3213 }
3214
3215 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3216 {
3217         for_each_sched_entity(se) {
3218                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3219                 if (cfs_rq->next != se)
3220                         break;
3221
3222                 cfs_rq->next = NULL;
3223         }
3224 }
3225
3226 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3227 {
3228         for_each_sched_entity(se) {
3229                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3230                 if (cfs_rq->skip != se)
3231                         break;
3232
3233                 cfs_rq->skip = NULL;
3234         }
3235 }
3236
3237 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3238 {
3239         if (cfs_rq->last == se)
3240                 __clear_buddies_last(se);
3241
3242         if (cfs_rq->next == se)
3243                 __clear_buddies_next(se);
3244
3245         if (cfs_rq->skip == se)
3246                 __clear_buddies_skip(se);
3247 }
3248
3249 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3250
3251 static void
3252 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3253 {
3254         /*
3255          * Update run-time statistics of the 'current'.
3256          */
3257         update_curr(cfs_rq);
3258         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3259
3260         if (schedstat_enabled())
3261                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3262
3263         clear_buddies(cfs_rq, se);
3264
3265         if (se != cfs_rq->curr)
3266                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3267         se->on_rq = 0;
3268         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3269
3270         /*
3271          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3272          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3273          * movement in our normalized position.
3274          */
3275         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3276                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3277
3278         /* return excess runtime on last dequeue */
3279         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3280
3281         update_min_vruntime(cfs_rq);
3282         update_cfs_shares(cfs_rq);
3283 }
3284
3285 /*
3286  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3287  */
3288 static void
3289 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3290 {
3291         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3292         struct sched_entity *se;
3293         s64 delta;
3294
3295         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3296         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3297         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3298                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3299                 /*
3300                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3301                  * re-elected due to buddy favours.
3302                  */
3303                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3304                 return;
3305         }
3306
3307         /*
3308          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3309          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3310          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3311          */
3312         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3313                 return;
3314
3315         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3316         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3317
3318         if (delta < 0)
3319                 return;
3320
3321         if (delta > ideal_runtime)
3322                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3323 }
3324
3325 static void
3326 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3327 {
3328         /* 'current' is not kept within the tree. */
3329         if (se->on_rq) {
3330                 /*
3331                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3332                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3333                  * runqueue.
3334                  */
3335                 if (schedstat_enabled())
3336                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3337                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3338                 update_load_avg(se, 1);
3339         }
3340
3341         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3342         cfs_rq->curr = se;
3343 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3344         /*
3345          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3346          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3347          * when there are only lesser-weight tasks around):
3348          */
3349         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3350                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3351                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3352         }
3353 #endif
3354         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3355 }
3356
3357 static int
3358 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3359
3360 /*
3361  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3362  * 1) keep things fair between processes/task groups
3363  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3364  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3365  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3366  */
3367 static struct sched_entity *
3368 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3369 {
3370         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3371         struct sched_entity *se;
3372
3373         /*
3374          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3375          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3376          */
3377         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3378                 left = curr;
3379
3380         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3381
3382         /*
3383          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3384          * be done without getting too unfair.
3385          */
3386         if (cfs_rq->skip == se) {
3387                 struct sched_entity *second;
3388
3389                 if (se == curr) {
3390                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3391                 } else {
3392                         second = __pick_next_entity(se);
3393                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3394                                 second = curr;
3395                 }
3396
3397                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3398                         se = second;
3399         }
3400
3401         /*
3402          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3403          */
3404         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3405                 se = cfs_rq->last;
3406
3407         /*
3408          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3409          */
3410         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3411                 se = cfs_rq->next;
3412
3413         clear_buddies(cfs_rq, se);
3414
3415         return se;
3416 }
3417
3418 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3419
3420 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3421 {
3422         /*
3423          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3424          * was not called and update_curr() has to be done:
3425          */
3426         if (prev->on_rq)
3427                 update_curr(cfs_rq);
3428
3429         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3430         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3431
3432         if (schedstat_enabled()) {
3433                 check_spread(cfs_rq, prev);
3434                 if (prev->on_rq)
3435                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3436         }
3437
3438         if (prev->on_rq) {
3439                 /* Put 'current' back into the tree. */
3440                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3441                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3442                 update_load_avg(prev, 0);
3443         }
3444         cfs_rq->curr = NULL;
3445 }
3446
3447 static void
3448 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3449 {
3450         /*
3451          * Update run-time statistics of the 'current'.
3452          */
3453         update_curr(cfs_rq);
3454
3455         /*
3456          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3457          */
3458         update_load_avg(curr, 1);
3459         update_cfs_shares(cfs_rq);
3460
3461 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3462         /*
3463          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3464          * validating it and just reschedule.
3465          */
3466         if (queued) {
3467                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3468                 return;
3469         }
3470         /*
3471          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3472          */
3473         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3474                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3475                 return;
3476 #endif
3477
3478         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3479                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3480 }
3481
3482
3483 /**************************************************
3484  * CFS bandwidth control machinery
3485  */
3486
3487 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3488
3489 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3490 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3491
3492 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3493 {
3494         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3495 }
3496
3497 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3498 {
3499         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3500 }
3501
3502 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3503 {
3504         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3505 }
3506 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3507 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3508 {
3509         return true;
3510 }
3511
3512 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3513 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3514 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3515
3516 /*
3517  * default period for cfs group bandwidth.
3518  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3519  */
3520 static inline u64 default_cfs_period(void)
3521 {
3522         return 100000000ULL;
3523 }
3524
3525 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3526 {
3527         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3528 }
3529
3530 /*
3531  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3532  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3533  * additional synchronization around rq->lock.
3534  *
3535  * requires cfs_b->lock
3536  */
3537 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3538 {
3539         u64 now;
3540
3541         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3542                 return;
3543
3544         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3545         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3546         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3547 }
3548
3549 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3550 {
3551         return &tg->cfs_bandwidth;
3552 }
3553
3554 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3555 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3556 {
3557         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3558                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3559
3560         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3561 }
3562
3563 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3564 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3565 {
3566         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3567         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3568         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3569
3570         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3571         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3572
3573         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3574         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3575                 amount = min_amount;
3576         else {
3577                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3578
3579                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3580                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3581                         cfs_b->runtime -= amount;
3582                         cfs_b->idle = 0;
3583                 }
3584         }
3585         expires = cfs_b->runtime_expires;
3586         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3587
3588         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3589         /*
3590          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3591          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3592          * issued.
3593          */
3594         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3595                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3596
3597         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3598 }
3599
3600 /*
3601  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3602  * fact that rq->clock snapshots this value.
3603  */
3604 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3605 {
3606         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3607
3608         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3609         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3610                 return;
3611
3612         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3613                 return;
3614
3615         /*
3616          * If the local deadline has passed we have to consider the
3617          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3618          * has not truly expired.
3619          *
3620          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3621          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3622          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3623          * exact equality, so a partial write will still work.
3624          */
3625
3626         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3627                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3628                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3629         } else {
3630                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3631                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3632         }
3633 }
3634
3635 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3636 {
3637         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3638         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3639         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3640
3641         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3642                 return;
3643
3644         /*
3645          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3646          * hierarchy can be throttled
3647          */
3648         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3649                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3650 }
3651
3652 static __always_inline
3653 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3654 {
3655         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3656                 return;
3657
3658         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3659 }
3660
3661 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3662 {
3663         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3664 }
3665
3666 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3667 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3668 {
3669         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3670 }
3671
3672 /*
3673  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3674  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3675  * load-balance operations.
3676  */
3677 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3678                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3679 {
3680         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3681
3682         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3683         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3684
3685         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3686                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3687 }
3688
3689 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3690 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3691 {
3692         struct rq *rq = data;
3693         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3694
3695         cfs_rq->throttle_count--;
3696 #ifdef CONFIG_SMP
3697         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3698                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3699                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3700                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3701         }
3702 #endif
3703
3704         return 0;
3705 }
3706
3707 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3708 {
3709         struct rq *rq = data;
3710         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3711
3712         /* group is entering throttled state, stop time */
3713         if (!cfs_rq->throttle_count)
3714                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3715         cfs_rq->throttle_count++;
3716
3717         return 0;
3718 }
3719
3720 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3721 {
3722         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3723         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3724         struct sched_entity *se;
3725         long task_delta, dequeue = 1;
3726         bool empty;
3727
3728         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3729
3730         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3731         rcu_read_lock();
3732         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3733         rcu_read_unlock();
3734
3735         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3736         for_each_sched_entity(se) {
3737                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3738                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3739                 if (!se->on_rq)
3740                         break;
3741
3742                 if (dequeue)
3743                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3744                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3745
3746                 if (qcfs_rq->load.weight)
3747                         dequeue = 0;
3748         }
3749
3750         if (!se)
3751                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3752
3753         cfs_rq->throttled = 1;
3754         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3755         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3756         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3757
3758         /*
3759          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3760          * distribute_cfs_runtime will not see us
3761          */
3762         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3763
3764         /*
3765          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3766          * timer is running.
3767          */
3768         if (empty)
3769                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3770
3771         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3772 }
3773
3774 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3775 {
3776         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3777         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3778         struct sched_entity *se;
3779         int enqueue = 1;
3780         long task_delta;
3781
3782         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3783
3784         cfs_rq->throttled = 0;
3785
3786         update_rq_clock(rq);
3787
3788         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3789         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3790         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3791         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3792
3793         /* update hierarchical throttle state */
3794         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3795
3796         if (!cfs_rq->load.weight)
3797                 return;
3798
3799         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3800         for_each_sched_entity(se) {
3801                 if (se->on_rq)
3802                         enqueue = 0;
3803
3804                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3805                 if (enqueue)
3806                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3807                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3808
3809                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3810                         break;
3811         }
3812
3813         if (!se)
3814                 add_nr_running(rq, task_delta);
3815
3816         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3817         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3818                 resched_curr(rq);
3819 }
3820
3821 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3822                 u64 remaining, u64 expires)
3823 {
3824         struct cfs_rq *cfs_rq;
3825         u64 runtime;
3826         u64 starting_runtime = remaining;
3827
3828         rcu_read_lock();
3829         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3830                                 throttled_list) {
3831                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3832
3833                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3834                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3835                         goto next;
3836
3837                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3838                 if (runtime > remaining)
3839                         runtime = remaining;
3840                 remaining -= runtime;
3841
3842                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3843                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3844
3845                 /* we check whether we're throttled above */
3846                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3847                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3848
3849 next:
3850                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3851
3852                 if (!remaining)
3853                         break;
3854         }
3855         rcu_read_unlock();
3856
3857         return starting_runtime - remaining;
3858 }
3859
3860 /*
3861  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3862  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3863  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3864  * used to track this state.
3865  */
3866 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3867 {
3868         u64 runtime, runtime_expires;
3869         int throttled;
3870
3871         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3872         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3873                 goto out_deactivate;
3874
3875         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3876         cfs_b->nr_periods += overrun;
3877
3878         /*
3879          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3880          * we're going inactive then everything else can be deferred
3881          */
3882         if (cfs_b->idle && !throttled)
3883                 goto out_deactivate;
3884
3885         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3886
3887         if (!throttled) {
3888                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3889                 cfs_b->idle = 1;
3890                 return 0;
3891         }
3892
3893         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3894         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3895
3896         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3897
3898         /*
3899          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3900          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3901          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3902          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3903          * only by limited amounts in that extreme case.
3904          */
3905         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3906                 runtime = cfs_b->runtime;
3907                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3908                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3909                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3910                                                  runtime_expires);
3911                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3912
3913                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3914
3915                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3916         }
3917
3918         /*
3919          * While we are ensured activity in the period following an
3920          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3921          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3922          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3923          */
3924         cfs_b->idle = 0;
3925
3926         return 0;
3927
3928 out_deactivate:
3929         return 1;
3930 }
3931
3932 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3933 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3934 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3935 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3936 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3937 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3938
3939 /*
3940  * Are we near the end of the current quota period?
3941  *
3942  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3943  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3944  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3945  */
3946 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3947 {
3948         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3949         u64 remaining;
3950
3951         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3952         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3953                 return 1;
3954
3955         /* is a quota refresh about to occur? */
3956         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3957         if (remaining < min_expire)
3958                 return 1;
3959
3960         return 0;
3961 }
3962
3963 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3964 {
3965         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3966
3967         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3968         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3969                 return;
3970
3971         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3972                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3973                         HRTIMER_MODE_REL);
3974 }
3975
3976 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3977 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3978 {
3979         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3980         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3981
3982         if (slack_runtime <= 0)
3983                 return;
3984
3985         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3986         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3987             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3988                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3989
3990                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3991                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3992                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3993                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3994         }
3995         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3996
3997         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3998         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3999 }
4000
4001 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4002 {
4003         if (!cfs_bandwidth_used())
4004                 return;
4005
4006         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4007                 return;
4008
4009         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4010 }
4011
4012 /*
4013  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4014  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4015  */
4016 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4017 {
4018         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4019         u64 expires;
4020
4021         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4022         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4023         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4024                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4025                 return;
4026         }
4027
4028         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4029                 runtime = cfs_b->runtime;
4030
4031         expires = cfs_b->runtime_expires;
4032         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4033
4034         if (!runtime)
4035                 return;
4036
4037         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4038
4039         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4040         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4041                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4042         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4043 }
4044
4045 /*
4046  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4047  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4048  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4049  */
4050 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4051 {
4052         if (!cfs_bandwidth_used())
4053                 return;
4054
4055         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4056         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4057                 return;
4058
4059         /* ensure the group is not already throttled */
4060         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4061                 return;
4062
4063         /* update runtime allocation */
4064         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4065         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4066                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4067 }
4068
4069 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4070 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4071 {
4072         if (!cfs_bandwidth_used())
4073                 return false;
4074
4075         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4076                 return false;
4077
4078         /*
4079          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4080          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4081          */
4082         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4083                 return true;
4084
4085         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4086         return true;
4087 }
4088
4089 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4090 {
4091         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4092                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4093
4094         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4095
4096         return HRTIMER_NORESTART;
4097 }
4098
4099 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4100 {
4101         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4102                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4103         int overrun;
4104         int idle = 0;
4105
4106         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4107         for (;;) {
4108                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4109                 if (!overrun)
4110                         break;
4111
4112                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4113         }
4114         if (idle)
4115                 cfs_b->period_active = 0;
4116         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4117
4118         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4119 }
4120
4121 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4122 {
4123         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4124         cfs_b->runtime = 0;
4125         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4126         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4127
4128         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4129         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4130         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4131         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4132         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4133 }
4134
4135 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4136 {
4137         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4138         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4139 }
4140
4141 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4142 {
4143         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4144
4145         if (!cfs_b->period_active) {
4146                 cfs_b->period_active = 1;
4147                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4148                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4149         }
4150 }
4151
4152 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4153 {
4154         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4155         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4156                 return;
4157
4158         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4159         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4160 }
4161
4162 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4163 {
4164         struct cfs_rq *cfs_rq;
4165
4166         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4167                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4168
4169                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4170                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4171                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4172         }
4173 }
4174
4175 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4176 {
4177         struct cfs_rq *cfs_rq;
4178
4179         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4180                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4181                         continue;
4182
4183                 /*
4184                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4185                  * there's some valid quota amount
4186                  */
4187                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4188                 /*
4189                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4190                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4191                  */
4192                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4193
4194                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4195                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4196         }
4197 }
4198
4199 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4200 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4201 {
4202         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4203 }
4204
4205 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4206 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4207 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4208 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4209
4210 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4211 {
4212         return 0;
4213 }
4214
4215 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4216 {
4217         return 0;
4218 }
4219
4220 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4221                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4222 {
4223         return 0;
4224 }
4225
4226 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4227
4228 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4229 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4230 #endif
4231
4232 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4233 {
4234         return NULL;
4235 }
4236 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4237 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4238 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4239
4240 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4241
4242 /**************************************************
4243  * CFS operations on tasks:
4244  */
4245
4246 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4247 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4248 {
4249         struct sched_entity *se = &p->se;
4250         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4251
4252         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4253
4254         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4255                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4256                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4257                 s64 delta = slice - ran;
4258
4259                 if (delta < 0) {
4260                         if (rq->curr == p)
4261                                 resched_curr(rq);
4262                         return;
4263                 }
4264                 hrtick_start(rq, delta);
4265         }
4266 }
4267
4268 /*
4269  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4270  * current task is from our class and nr_running is low enough
4271  * to matter.
4272  */
4273 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4274 {
4275         struct task_struct *curr = rq->curr;
4276
4277         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4278                 return;
4279
4280         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4281                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4282 }
4283 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4284 static inline void
4285 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4286 {
4287 }
4288
4289 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4290 {
4291 }
4292 #endif
4293
4294 /*
4295  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4296  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4297  * then put the task into the rbtree:
4298  */
4299 static void
4300 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4301 {
4302         struct cfs_rq *cfs_rq;
4303         struct sched_entity *se = &p->se;
4304
4305         for_each_sched_entity(se) {
4306                 if (se->on_rq)
4307                         break;
4308                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4309                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4310
4311                 /*
4312                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4313                  *
4314                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4315                  * post the final h_nr_running increment below.
4316                 */
4317                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4318                         break;
4319                 cfs_rq->h_nr_running++;
4320
4321                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4322         }
4323
4324         for_each_sched_entity(se) {
4325                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4326                 cfs_rq->h_nr_running++;
4327
4328                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4329                         break;
4330
4331                 update_load_avg(se, 1);
4332                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4333         }
4334
4335         if (!se)
4336                 add_nr_running(rq, 1);
4337
4338         hrtick_update(rq);
4339 }
4340
4341 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4342
4343 /*
4344  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4345  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4346  * update the fair scheduling stats:
4347  */
4348 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4349 {
4350         struct cfs_rq *cfs_rq;
4351         struct sched_entity *se = &p->se;
4352         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4353
4354         for_each_sched_entity(se) {
4355                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4356                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4357
4358                 /*
4359                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4360                  *
4361                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4362                  * post the final h_nr_running decrement below.
4363                 */
4364                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4365                         break;
4366                 cfs_rq->h_nr_running--;
4367
4368                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4369                 if (cfs_rq->load.weight) {
4370                         /*
4371                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4372                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4373                          */
4374                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4375                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4376
4377                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4378                         se = parent_entity(se);
4379                         break;
4380                 }
4381                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4382         }
4383
4384         for_each_sched_entity(se) {
4385                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4386                 cfs_rq->h_nr_running--;
4387
4388                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4389                         break;
4390
4391                 update_load_avg(se, 1);
4392                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4393         }
4394
4395         if (!se)
4396                 sub_nr_running(rq, 1);
4397
4398         hrtick_update(rq);
4399 }
4400
4401 #ifdef CONFIG_SMP
4402
4403 /*
4404  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4405  */
4406
4407 /*
4408  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4409  *
4410  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4411  *
4412  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4413  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4414  *
4415  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4416  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4417  *
4418  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4419  *
4420  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4421  *
4422  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4423  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4424  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4425  * fixed_power_int())
4426  *
4427  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4428  */
4429 #define DEGRADE_SHIFT           7
4430
4431 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4432 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4433         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4434         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4435         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4436         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4437         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4438 };
4439
4440 /*
4441  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4442  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4443  * adding any new load.
4444  */
4445 static unsigned long
4446 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4447 {
4448         int j = 0;
4449
4450         if (!missed_updates)
4451                 return load;
4452
4453         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4454                 return 0;
4455
4456         if (idx == 1)
4457                 return load >> missed_updates;
4458
4459         while (missed_updates) {
4460                 if (missed_updates % 2)
4461                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4462
4463                 missed_updates >>= 1;
4464                 j++;
4465         }
4466         return load;
4467 }
4468
4469 /**
4470  * __update_cpu_load - update the rq->cpu_load[] statistics
4471  * @this_rq: The rq to update statistics for
4472  * @this_load: The current load
4473  * @pending_updates: The number of missed updates
4474  * @active: !0 for NOHZ_FULL
4475  *
4476  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4477  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4478  *
4479  * This function computes a decaying average:
4480  *
4481  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4482  *
4483  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4484  * the @pending_updates argument.
4485  *
4486  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4487  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4488  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4489  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4490  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4491  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4492  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4493  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4494  *
4495  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4496  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4497  *
4498  * For regular NOHZ, this reduces to:
4499  *
4500  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4501  *
4502  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4503  * term. See the @active paramter.
4504  */
4505 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4506                               unsigned long pending_updates, int active)
4507 {
4508         unsigned long tickless_load = active ? this_rq->cpu_load[0] : 0;
4509         int i, scale;
4510
4511         this_rq->nr_load_updates++;
4512
4513         /* Update our load: */
4514         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4515         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4516                 unsigned long old_load, new_load;
4517
4518                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4519
4520                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4521                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4522                 if (tickless_load) {
4523                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4524                         /*
4525                          * old_load can never be a negative value because a
4526                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4527                          * original tickless_load.
4528                          */
4529                         old_load += tickless_load;
4530                 }
4531                 new_load = this_load;
4532                 /*
4533                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4534                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4535                  * example.
4536                  */
4537                 if (new_load > old_load)
4538                         new_load += scale - 1;
4539
4540                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4541         }
4542
4543         sched_avg_update(this_rq);
4544 }
4545
4546 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4547 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4548 {
4549         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4550 }
4551
4552 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4553 static void __update_cpu_load_nohz(struct rq *this_rq,
4554                                    unsigned long curr_jiffies,
4555                                    unsigned long load,
4556                                    int active)
4557 {
4558         unsigned long pending_updates;
4559
4560         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4561         if (pending_updates) {
4562                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4563                 /*
4564                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4565                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4566                  * its weighted load.
4567                  */
4568                 __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates, active);
4569         }
4570 }
4571
4572 /*
4573  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4574  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4575  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4576  *
4577  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4578  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4579  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4580  * (tick_nohz_idle_exit).
4581  *
4582  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4583  */
4584
4585 /*
4586  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4587  * idle balance.
4588  */
4589 static void update_cpu_load_idle(struct rq *this_rq)
4590 {
4591         /*
4592          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4593          */
4594         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4595                 return;
4596
4597         __update_cpu_load_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0, 0);
4598 }
4599
4600 /*
4601  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4602  */
4603 void update_cpu_load_nohz(int active)
4604 {
4605         struct rq *this_rq = this_rq();
4606         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4607         unsigned long load = active ? weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)) : 0;
4608
4609         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4610                 return;
4611
4612         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4613         __update_cpu_load_nohz(this_rq, curr_jiffies, load, active);
4614         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4615 }
4616 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4617
4618 /*
4619  * Called from scheduler_tick()
4620  */
4621 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4622 {
4623         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4624         /*
4625          * See the mess around update_cpu_load_idle() / update_cpu_load_nohz().
4626          */
4627         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4628         __update_cpu_load(this_rq, load, 1, 1);
4629 }
4630
4631 /*
4632  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4633  * according to the scheduling class and "nice" value.
4634  *
4635  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4636  * balance conservatively.
4637  */
4638 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4639 {
4640         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4641         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4642
4643         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4644                 return total;
4645
4646         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4647 }
4648
4649 /*
4650  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4651  * according to the scheduling class and "nice" value.
4652  */
4653 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4654 {
4655         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4656         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4657
4658         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4659                 return total;
4660
4661         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4662 }
4663
4664 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4665 {
4666         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4667 }
4668
4669 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4670 {
4671         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4672 }
4673
4674 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4675 {
4676         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4677         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4678         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4679
4680         if (nr_running)
4681                 return load_avg / nr_running;
4682
4683         return 0;
4684 }
4685
4686 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4687 {
4688         /*
4689          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4690          * about the boundary, really active task won't care
4691          * about the loss.
4692          */
4693         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4694                 current->wakee_flips >>= 1;
4695                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4696         }
4697
4698         if (current->last_wakee != p) {
4699                 current->last_wakee = p;
4700                 current->wakee_flips++;
4701         }
4702 }
4703
4704 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4705 {
4706         struct sched_entity *se = &p->se;
4707         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4708         u64 min_vruntime;
4709
4710 #ifndef CONFIG_64BIT
4711         u64 min_vruntime_copy;
4712
4713         do {
4714                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4715                 smp_rmb();
4716                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4717         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4718 #else
4719         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4720 #endif
4721
4722         se->vruntime -= min_vruntime;
4723         record_wakee(p);
4724 }
4725
4726 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4727 /*
4728  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4729  *
4730  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4731  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4732  * can calculate the shift in shares.
4733  *
4734  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4735  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4736  * total group weight.
4737  *
4738  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4739  * distribution (s_i) using:
4740  *
4741  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4742  *
4743  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4744  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4745  * shares distribution (s_i):
4746  *
4747  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4748  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4749  *
4750  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4751  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4752  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4753  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4754  *
4755  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4756  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4757  *
4758  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4759  *
4760  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4761  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4762  * weight and shares distributions like:
4763  *
4764  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4765  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4766  *
4767  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4768  *
4769  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4770  *
4771  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4772  *
4773  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4774  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4775  * 4/7) times the weight of the group.
4776  */
4777 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4778 {
4779         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4780
4781         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4782                 return wl;
4783
4784         for_each_sched_entity(se) {
4785                 long w, W;
4786
4787                 tg = se->my_q->tg;
4788
4789                 /*
4790                  * W = @wg + \Sum rw_j
4791                  */
4792                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4793
4794                 /*
4795                  * w = rw_i + @wl
4796                  */
4797                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4798
4799                 /*
4800                  * wl = S * s'_i; see (2)
4801                  */
4802                 if (W > 0 && w < W)
4803                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4804                 else
4805                         wl = tg->shares;
4806
4807                 /*
4808                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4809                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4810                  * calc_cfs_shares().
4811                  */
4812                 if (wl < MIN_SHARES)
4813                         wl = MIN_SHARES;
4814
4815                 /*
4816                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4817                  */
4818                 wl -= se->avg.load_avg;
4819
4820                 /*
4821                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4822                  * the final effective load change on the root group. Since
4823                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4824                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4825                  * resulting from this level per the above.
4826                  */
4827                 wg = 0;
4828         }
4829
4830         return wl;
4831 }
4832 #else
4833
4834 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4835 {
4836         return wl;
4837 }
4838
4839 #endif
4840
4841 /*
4842  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4843  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4844  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4845  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4846  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4847  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4848  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4849  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4850  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4851  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4852  */
4853 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4854 {
4855         unsigned int master = current->wakee_flips;
4856         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4857         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4858
4859         if (master < slave)
4860                 swap(master, slave);
4861         if (slave < factor || master < slave * factor)
4862                 return 0;
4863         return 1;
4864 }
4865
4866 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4867 {
4868         s64 this_load, load;
4869         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4870         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4871         struct task_group *tg;
4872         unsigned long weight;
4873         int balanced;
4874
4875         idx       = sd->wake_idx;
4876         this_cpu  = smp_processor_id();
4877         prev_cpu  = task_cpu(p);
4878         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4879         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4880
4881         /*
4882          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4883          * effect of the currently running task from the load
4884          * of the current CPU:
4885          */
4886         if (sync) {
4887                 tg = task_group(current);
4888                 weight = current->se.avg.load_avg;
4889
4890                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4891                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4892         }
4893
4894         tg = task_group(p);
4895         weight = p->se.avg.load_avg;
4896
4897         /*
4898          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4899          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4900          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4901          * about that, so that's good too.
4902          *
4903          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4904          * task to be woken on this_cpu.
4905          */
4906         this_eff_load = 100;
4907         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4908
4909         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4910         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4911
4912         if (this_load > 0) {
4913                 this_eff_load *= this_load +
4914                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4915
4916                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4917         }
4918
4919         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4920
4921         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4922
4923         if (!balanced)
4924                 return 0;
4925
4926         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4927         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4928
4929         return 1;
4930 }
4931
4932 /*
4933  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4934  * domain.
4935  */
4936 static struct sched_group *
4937 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4938                   int this_cpu, int sd_flag)
4939 {
4940         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4941         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4942         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4943         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4944
4945         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4946                 load_idx = sd->wake_idx;
4947
4948         do {
4949                 unsigned long load, avg_load;
4950                 int local_group;
4951                 int i;
4952
4953                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4954                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4955                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4956                         continue;
4957
4958                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4959                                                sched_group_cpus(group));
4960
4961                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4962                 avg_load = 0;
4963
4964                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4965                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4966                         if (local_group)
4967                                 load = source_load(i, load_idx);
4968                         else
4969                                 load = target_load(i, load_idx);
4970
4971                         avg_load += load;
4972                 }
4973
4974                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4975                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4976
4977                 if (local_group) {
4978                         this_load = avg_load;
4979                 } else if (avg_load < min_load) {
4980                         min_load = avg_load;
4981                         idlest = group;
4982                 }
4983         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4984
4985         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4986                 return NULL;
4987         return idlest;
4988 }
4989
4990 /*
4991  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4992  */
4993 static int
4994 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4995 {
4996         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4997         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4998         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4999         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5000         int shallowest_idle_cpu = -1;
5001         int i;
5002
5003         /* Traverse only the allowed CPUs */
5004         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5005                 if (idle_cpu(i)) {
5006                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5007                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5008                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5009                                 /*
5010                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5011                                  * has the smallest exit latency irrespective
5012                                  * of any idle timestamp.
5013                                  */
5014                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5015                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5016                                 shallowest_idle_cpu = i;
5017                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5018                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5019                                 /*
5020                                  * If equal or no active idle state, then
5021                                  * the most recently idled CPU might have
5022                                  * a warmer cache.
5023                                  */
5024                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5025                                 shallowest_idle_cpu = i;
5026                         }
5027                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5028                         load = weighted_cpuload(i);
5029                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5030                                 min_load = load;
5031                                 least_loaded_cpu = i;
5032                         }
5033                 }
5034         }
5035
5036         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5037 }
5038
5039 /*
5040  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5041  */
5042 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5043 {
5044         struct sched_domain *sd;
5045         struct sched_group *sg;
5046         int i = task_cpu(p);
5047
5048         if (idle_cpu(target))
5049                 return target;
5050
5051         /*
5052          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5053          */
5054         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5055                 return i;
5056
5057         /*
5058          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5059          *
5060          * A completely idle sched group at higher domains is more
5061          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5062          * domains have smaller groups and usually share hardware
5063          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5064          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5065          * on the shared cpu pipeline.
5066          *
5067          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5068          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5069          * returning 'target', which we've already established, isn't
5070          * idle.
5071          */
5072         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5073         for_each_lower_domain(sd) {
5074                 sg = sd->groups;
5075                 do {
5076                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5077                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5078                                 goto next;
5079
5080                         /* Ensure the entire group is idle */
5081                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5082                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5083                                         goto next;
5084                         }
5085
5086                         /*
5087                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5088                          * whole group is idle.
5089                          */
5090                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5091                                         tsk_cpus_allowed(p));
5092                         goto done;
5093 next:
5094                         sg = sg->next;
5095                 } while (sg != sd->groups);
5096         }
5097 done:
5098         return target;
5099 }
5100
5101 /*
5102  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5103  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5104  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5105  * CFS task (ie cpu_capacity).
5106  *
5107  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5108  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5109  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5110  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5111  * (arch_scale_freq_capacity()).
5112  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5113  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5114  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5115  *
5116  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5117  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5118  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5119  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5120  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5121  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5122  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5123  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5124  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5125  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5126  */
5127 static int cpu_util(int cpu)
5128 {
5129         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5130         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5131
5132         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5133 }
5134
5135 /*
5136  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5137  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5138  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5139  *
5140  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5141  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5142  *
5143  * Returns the target cpu number.
5144  *
5145  * preempt must be disabled.
5146  */
5147 static int
5148 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5149 {
5150         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5151         int cpu = smp_processor_id();
5152         int new_cpu = prev_cpu;
5153         int want_affine = 0;
5154         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5155
5156         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5157                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5158
5159         rcu_read_lock();
5160         for_each_domain(cpu, tmp) {
5161                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5162                         break;
5163
5164                 /*
5165                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5166                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5167                  */
5168                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5169                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5170                         affine_sd = tmp;
5171                         break;
5172                 }
5173
5174                 if (tmp->flags & sd_flag)
5175                         sd = tmp;
5176                 else if (!want_affine)
5177                         break;
5178         }
5179
5180         if (affine_sd) {
5181                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5182                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5183                         new_cpu = cpu;
5184         }
5185
5186         if (!sd) {
5187                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5188                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5189
5190         } else while (sd) {
5191                 struct sched_group *group;
5192                 int weight;
5193
5194                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5195                         sd = sd->child;
5196                         continue;
5197                 }
5198
5199                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5200                 if (!group) {
5201                         sd = sd->child;
5202                         continue;
5203                 }
5204
5205                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5206                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5207                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5208                         sd = sd->child;
5209                         continue;
5210                 }
5211
5212                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5213                 cpu = new_cpu;
5214                 weight = sd->span_weight;
5215                 sd = NULL;
5216                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5217                         if (weight <= tmp->span_weight)
5218                                 break;
5219                         if (tmp->flags & sd_flag)
5220                                 sd = tmp;
5221                 }
5222                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5223         }
5224         rcu_read_unlock();
5225
5226         return new_cpu;
5227 }
5228
5229 /*
5230  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5231  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5232  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5233  */
5234 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5235 {
5236         /*
5237          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5238          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5239          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5240          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5241          * load sounds not bad.
5242          */
5243         remove_entity_load_avg(&p->se);
5244
5245         /* Tell new CPU we are migrated */
5246         p->se.avg.last_update_time = 0;
5247
5248         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5249         p->se.exec_start = 0;
5250 }
5251
5252 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5253 {
5254         remove_entity_load_avg(&p->se);
5255 }
5256 #endif /* CONFIG_SMP */
5257
5258 static unsigned long
5259 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5260 {
5261         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5262
5263         /*
5264          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5265          * to virtual-time in his units.
5266          *
5267          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5268          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5269          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5270          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5271          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5272          *
5273          * This is especially important for buddies when the leftmost
5274          * task is higher priority than the buddy.
5275          */
5276         return calc_delta_fair(gran, se);
5277 }
5278
5279 /*
5280  * Should 'se' preempt 'curr'.
5281  *
5282  *             |s1
5283  *        |s2
5284  *   |s3
5285  *         g
5286  *      |<--->|c
5287  *
5288  *  w(c, s1) = -1
5289  *  w(c, s2) =  0
5290  *  w(c, s3) =  1
5291  *
5292  */
5293 static int
5294 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5295 {
5296         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5297
5298         if (vdiff <= 0)
5299                 return -1;
5300
5301         gran = wakeup_gran(curr, se);
5302         if (vdiff > gran)
5303                 return 1;
5304
5305         return 0;
5306 }
5307
5308 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5309 {
5310         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5311                 return;
5312
5313         for_each_sched_entity(se)
5314                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5315 }
5316
5317 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5318 {
5319         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5320                 return;
5321
5322         for_each_sched_entity(se)
5323                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5324 }
5325
5326 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5327 {
5328         for_each_sched_entity(se)
5329                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5330 }
5331
5332 /*
5333  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5334  */
5335 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5336 {
5337         struct task_struct *curr = rq->curr;
5338         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5339         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5340         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5341         int next_buddy_marked = 0;
5342
5343         if (unlikely(se == pse))
5344                 return;
5345
5346         /*
5347          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5348          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5349          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5350          * next-buddy nomination below.
5351          */
5352         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5353                 return;
5354
5355         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5356                 set_next_buddy(pse);
5357                 next_buddy_marked = 1;
5358         }
5359
5360         /*
5361          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5362          * wake up path.
5363          *
5364          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5365          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5366          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5367          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5368          * below.
5369          */
5370         if (test_tsk_need_resched(curr))
5371                 return;
5372
5373         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5374         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5375             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5376                 goto preempt;
5377
5378         /*
5379          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5380          * is driven by the tick):
5381          */
5382         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5383                 return;
5384
5385         find_matching_se(&se, &pse);
5386         update_curr(cfs_rq_of(se));
5387         BUG_ON(!pse);
5388         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5389                 /*
5390                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5391                  * triggering this preemption.
5392                  */
5393                 if (!next_buddy_marked)
5394                         set_next_buddy(pse);
5395                 goto preempt;
5396         }
5397
5398         return;
5399
5400 preempt:
5401         resched_curr(rq);
5402         /*
5403          * Only set the backward buddy when the current task is still
5404          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5405          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5406          * point, either of which can * drop the rq lock.
5407          *
5408          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5409          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5410          */
5411         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5412                 return;
5413
5414         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5415                 set_last_buddy(se);
5416 }
5417
5418 static struct task_struct *
5419 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5420 {
5421         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5422         struct sched_entity *se;
5423         struct task_struct *p;
5424         int new_tasks;
5425
5426 again:
5427 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5428         if (!cfs_rq->nr_running)
5429                 goto idle;
5430
5431         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5432                 goto simple;
5433
5434         /*
5435          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5436          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5437          *
5438          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5439          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5440          */
5441
5442         do {
5443                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5444
5445                 /*
5446                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5447                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5448                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5449                  * forget we've ever seen it.
5450                  */
5451                 if (curr) {
5452                         if (curr->on_rq)
5453                                 update_curr(cfs_rq);
5454                         else
5455                                 curr = NULL;
5456
5457                         /*
5458                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5459                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5460                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5461                          * be correct.
5462                          */
5463                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5464                                 goto simple;
5465                 }
5466
5467                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5468                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5469         } while (cfs_rq);
5470
5471         p = task_of(se);
5472
5473         /*
5474          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5475          * is a different task than we started out with, try and touch the
5476          * least amount of cfs_rqs.
5477          */
5478         if (prev != p) {
5479                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5480
5481                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5482                         int se_depth = se->depth;
5483                         int pse_depth = pse->depth;
5484
5485                         if (se_depth <= pse_depth) {
5486                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5487                                 pse = parent_entity(pse);
5488                         }
5489                         if (se_depth >= pse_depth) {
5490                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5491                                 se = parent_entity(se);
5492                         }
5493                 }
5494
5495                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5496                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5497         }
5498
5499         if (hrtick_enabled(rq))
5500                 hrtick_start_fair(rq, p);
5501
5502         return p;
5503 simple:
5504         cfs_rq = &rq->cfs;
5505 #endif
5506
5507         if (!cfs_rq->nr_running)
5508                 goto idle;
5509
5510         put_prev_task(rq, prev);
5511
5512         do {
5513                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5514                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5515                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5516         } while (cfs_rq);
5517
5518         p = task_of(se);
5519
5520         if (hrtick_enabled(rq))
5521                 hrtick_start_fair(rq, p);
5522
5523         return p;
5524
5525 idle:
5526         /*
5527          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5528          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5529          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5530          * re-start the picking loop.
5531          */
5532         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5533         new_tasks = idle_balance(rq);
5534         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5535         /*
5536          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5537          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5538          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5539          */
5540         if (new_tasks < 0)
5541                 return RETRY_TASK;
5542
5543         if (new_tasks > 0)
5544                 goto again;
5545
5546         return NULL;
5547 }
5548
5549 /*
5550  * Account for a descheduled task:
5551  */
5552 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5553 {
5554         struct sched_entity *se = &prev->se;
5555         struct cfs_rq *cfs_rq;
5556
5557         for_each_sched_entity(se) {
5558                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5559                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5560         }
5561 }
5562
5563 /*
5564  * sched_yield() is very simple
5565  *
5566  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5567  */
5568 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5569 {
5570         struct task_struct *curr = rq->curr;
5571         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5572         struct sched_entity *se = &curr->se;
5573
5574         /*
5575          * Are we the only task in the tree?
5576          */
5577         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5578                 return;
5579
5580         clear_buddies(cfs_rq, se);
5581
5582         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5583                 update_rq_clock(rq);
5584                 /*
5585                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5586                  */
5587                 update_curr(cfs_rq);
5588                 /*
5589                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5590                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5591                  * and double the fastpath cost.
5592                  */
5593                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5594         }
5595
5596         set_skip_buddy(se);
5597 }
5598
5599 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5600 {
5601         struct sched_entity *se = &p->se;
5602
5603         /* throttled hierarchies are not runnable */
5604         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5605                 return false;
5606
5607         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5608         set_next_buddy(se);
5609
5610         yield_task_fair(rq);
5611
5612         return true;
5613 }
5614
5615 #ifdef CONFIG_SMP
5616 /**************************************************
5617  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5618  *
5619  * BASICS
5620  *
5621  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5622  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5623  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5624  *
5625  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5626  *
5627  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5628  * W_i,0 is defined as:
5629  *
5630  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5631  *
5632  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5633  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5634  *
5635  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5636  * weight:
5637  *
5638  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5639  *
5640  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5641  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5642  * can also include other factors [XXX].
5643  *
5644  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5645  * directly from (1):
5646  *
5647  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5648  *
5649  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5650  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5651  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5652  *
5653  * [XXX expand on:
5654  *     - infeasible weights;
5655  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5656  *
5657  *
5658  * SCHED DOMAINS
5659  *
5660  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5661  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5662  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5663  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5664  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5665  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5666  * the groups.
5667  *
5668  * This yields:
5669  *
5670  *     log_2 n     1     n
5671  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5672  *     i = 0      2^i   2^i
5673  *                               `- size of each group
5674  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5675  *         |         `- freq
5676  *         `- sum over all levels
5677  *
5678  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5679  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5680  *
5681  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5682  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5683  *
5684  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5685  *
5686  *             log_2 n     
5687  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5688  *             k = 0
5689  *
5690  * And you'll find that:
5691  *
5692  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5693  *
5694  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5695  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5696  * of:
5697  *
5698  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5699  *
5700  *
5701  * WORK CONSERVING
5702  *
5703  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5704  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5705  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5706  *
5707  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5708  * time.
5709  *
5710  * [XXX more?]
5711  *
5712  *
5713  * CGROUPS
5714  *
5715  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5716  *
5717  *                                s_k,i
5718  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5719  *                                 S_k
5720  *
5721  * Where
5722  *
5723  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5724  *
5725  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5726  *
5727  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5728  * property.
5729  *
5730  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5731  *      rewrite all of this once again.]
5732  */ 
5733
5734 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5735
5736 enum fbq_type { regular, remote, all };
5737
5738 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5739 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5740 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5741 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5742
5743 struct lb_env {
5744         struct sched_domain     *sd;
5745
5746         struct rq               *src_rq;
5747         int                     src_cpu;
5748
5749         int                     dst_cpu;
5750         struct rq               *dst_rq;
5751
5752         struct cpumask          *dst_grpmask;
5753         int                     new_dst_cpu;
5754         enum cpu_idle_type      idle;
5755         long                    imbalance;
5756         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5757         struct cpumask          *cpus;
5758
5759         unsigned int            flags;
5760
5761         unsigned int            loop;
5762         unsigned int            loop_break;
5763         unsigned int            loop_max;
5764
5765         enum fbq_type           fbq_type;
5766         struct list_head        tasks;
5767 };
5768
5769 /*
5770  * Is this task likely cache-hot:
5771  */
5772 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5773 {
5774         s64 delta;
5775
5776         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5777
5778         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5779                 return 0;
5780
5781         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5782                 return 0;
5783
5784         /*
5785          * Buddy candidates are cache hot:
5786          */
5787         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5788                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5789                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5790                 return 1;
5791
5792         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5793                 return 1;
5794         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5795                 return 0;
5796
5797         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5798
5799         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5800 }
5801
5802 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5803 /*
5804  * Returns 1, if task migration degrades locality
5805  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5806  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5807  */
5808 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5809 {
5810         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5811         unsigned long src_faults, dst_faults;
5812         int src_nid, dst_nid;
5813
5814         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5815                 return -1;
5816
5817         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5818                 return -1;
5819
5820         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5821         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5822
5823         if (src_nid == dst_nid)
5824                 return -1;
5825
5826         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5827         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5828                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5829                         return 1;
5830                 else
5831                         return -1;
5832         }
5833
5834         /* Encourage migration to the preferred node. */
5835         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5836                 return 0;
5837
5838         if (numa_group) {
5839                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5840                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5841         } else {
5842                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5843                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5844         }
5845
5846         return dst_faults < src_faults;
5847 }
5848
5849 #else
5850 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5851                                              struct lb_env *env)
5852 {
5853         return -1;
5854 }
5855 #endif
5856
5857 /*
5858  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5859  */
5860 static
5861 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5862 {
5863         int tsk_cache_hot;
5864
5865         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5866
5867         /*
5868          * We do not migrate tasks that are:
5869          * 1) throttled_lb_pair, or
5870          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5871          * 3) running (obviously), or
5872          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5873          */
5874         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5875                 return 0;
5876
5877         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5878                 int cpu;
5879
5880                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5881
5882                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5883
5884                 /*
5885                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5886                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5887                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5888                  *
5889                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5890                  * one in current iteration.
5891                  */
5892                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5893                         return 0;
5894
5895                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5896                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5897                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5898                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5899                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5900                                 break;
5901                         }
5902                 }
5903
5904                 return 0;
5905         }
5906
5907         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5908         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5909
5910         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5911                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5912                 return 0;
5913         }
5914
5915         /*
5916          * Aggressive migration if:
5917          * 1) destination numa is preferred
5918          * 2) task is cache cold, or
5919          * 3) too many balance attempts have failed.
5920          */
5921         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5922         if (tsk_cache_hot == -1)
5923                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5924
5925         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5926             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5927                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5928                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5929                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5930                 }
5931                 return 1;
5932         }
5933
5934         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5935         return 0;
5936 }
5937
5938 /*
5939  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5940  */
5941 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5942 {
5943         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5944
5945         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5946         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5947         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5948 }
5949
5950 /*
5951  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5952  * part of active balancing operations within "domain".
5953  *
5954  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5955  */
5956 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5957 {
5958         struct task_struct *p, *n;
5959
5960         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5961
5962         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5963                 if (!can_migrate_task(p, env))
5964                         continue;
5965
5966                 detach_task(p, env);
5967
5968                 /*
5969                  * Right now, this is only the second place where
5970                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5971                  * so we can safely collect stats here rather than
5972                  * inside detach_tasks().
5973                  */
5974                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5975                 return p;
5976         }
5977         return NULL;
5978 }
5979
5980 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5981
5982 /*
5983  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5984  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5985  *
5986  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5987  */
5988 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5989 {
5990         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5991         struct task_struct *p;
5992         unsigned long load;
5993         int detached = 0;
5994
5995         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5996
5997         if (env->imbalance <= 0)
5998                 return 0;
5999
6000         while (!list_empty(tasks)) {
6001                 /*
6002                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6003                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6004                  */
6005                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6006                         break;
6007
6008                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6009
6010                 env->loop++;
6011                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6012                 if (env->loop > env->loop_max)
6013                         break;
6014
6015                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6016                 if (env->loop > env->loop_break) {
6017                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6018                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6019                         break;
6020                 }
6021
6022                 if (!can_migrate_task(p, env))
6023                         goto next;
6024
6025                 load = task_h_load(p);
6026
6027                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6028                         goto next;
6029
6030                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6031                         goto next;
6032
6033                 detach_task(p, env);
6034                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6035
6036                 detached++;
6037                 env->imbalance -= load;
6038
6039 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6040                 /*
6041                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6042                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6043                  * the critical section.
6044                  */
6045                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6046                         break;
6047 #endif
6048
6049                 /*
6050                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6051                  * weighted load.
6052                  */
6053                 if (env->imbalance <= 0)
6054                         break;
6055
6056                 continue;
6057 next:
6058                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6059         }
6060
6061         /*
6062          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6063          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6064          * than inside detach_one_task().
6065          */
6066         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6067
6068         return detached;
6069 }
6070
6071 /*
6072  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6073  */
6074 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6075 {
6076         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6077
6078         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6079         activate_task(rq, p, 0);
6080         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6081         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6082 }
6083
6084 /*
6085  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6086  * its new rq.
6087  */
6088 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6089 {
6090         raw_spin_lock(&rq->lock);
6091         attach_task(rq, p);
6092         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6093 }
6094
6095 /*
6096  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6097  * new rq.
6098  */
6099 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6100 {
6101         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6102         struct task_struct *p;
6103
6104         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6105
6106         while (!list_empty(tasks)) {
6107                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6108                 list_del_init(&p->se.group_node);
6109
6110                 attach_task(env->dst_rq, p);
6111         }
6112
6113         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6114 }
6115
6116 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6117 static void update_blocked_averages(int cpu)
6118 {
6119         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6120         struct cfs_rq *cfs_rq;
6121         unsigned long flags;
6122
6123         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6124         update_rq_clock(rq);
6125
6126         /*
6127          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6128          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6129          */
6130         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6131                 /* throttled entities do not contribute to load */
6132                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6133                         continue;
6134
6135                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6136                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6137         }
6138         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6139 }
6140
6141 /*
6142  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6143  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6144  * group is a fraction of its parents load.
6145  */
6146 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6147 {
6148         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6149         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6150         unsigned long now = jiffies;
6151         unsigned long load;
6152
6153         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6154                 return;
6155
6156         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6157         for_each_sched_entity(se) {
6158                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6159                 cfs_rq->h_load_next = se;
6160                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6161                         break;
6162         }
6163
6164         if (!se) {
6165                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6166                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6167         }
6168
6169         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6170                 load = cfs_rq->h_load;
6171                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6172                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6173                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6174                 cfs_rq->h_load = load;
6175                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6176         }
6177 }
6178
6179 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6180 {
6181         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6182
6183         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6184         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6185                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6186 }
6187 #else
6188 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6189 {
6190         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6191         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6192         unsigned long flags;
6193
6194         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6195         update_rq_clock(rq);
6196         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6197         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6198 }
6199
6200 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6201 {
6202         return p->se.avg.load_avg;
6203 }
6204 #endif
6205
6206 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6207
6208 enum group_type {
6209         group_other = 0,
6210         group_imbalanced,
6211         group_overloaded,
6212 };
6213
6214 /*
6215  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6216  */
6217 struct sg_lb_stats {
6218         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6219         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6220         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6221         unsigned long load_per_task;
6222         unsigned long group_capacity;
6223         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6224         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6225         unsigned int idle_cpus;
6226         unsigned int group_weight;
6227         enum group_type group_type;
6228         int group_no_capacity;
6229 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6230         unsigned int nr_numa_running;
6231         unsigned int nr_preferred_running;
6232 #endif
6233 };
6234
6235 /*
6236  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6237  *               during load balancing.
6238  */
6239 struct sd_lb_stats {
6240         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6241         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6242         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6243         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6244         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6245
6246         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6247         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6248 };
6249
6250 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6251 {
6252         /*
6253          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6254          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6255          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6256          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6257          */
6258         *sds = (struct sd_lb_stats){
6259                 .busiest = NULL,
6260                 .local = NULL,
6261                 .total_load = 0UL,
6262                 .total_capacity = 0UL,
6263                 .busiest_stat = {
6264                         .avg_load = 0UL,
6265                         .sum_nr_running = 0,
6266                         .group_type = group_other,
6267                 },
6268         };
6269 }
6270
6271 /**
6272  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6273  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6274  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6275  *
6276  * Return: The load index.
6277  */
6278 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6279                                         enum cpu_idle_type idle)
6280 {
6281         int load_idx;
6282
6283         switch (idle) {
6284         case CPU_NOT_IDLE:
6285                 load_idx = sd->busy_idx;
6286                 break;
6287
6288         case CPU_NEWLY_IDLE:
6289                 load_idx = sd->newidle_idx;
6290                 break;
6291         default:
6292                 load_idx = sd->idle_idx;
6293                 break;
6294         }
6295
6296         return load_idx;
6297 }
6298
6299 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6300 {
6301         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6302         u64 total, used, age_stamp, avg;
6303         s64 delta;
6304
6305         /*
6306          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6307          * we read them once before doing sanity checks on them.
6308          */
6309         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6310         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6311         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6312
6313         if (unlikely(delta < 0))
6314                 delta = 0;
6315
6316         total = sched_avg_period() + delta;
6317
6318         used = div_u64(avg, total);
6319
6320         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6321                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6322
6323         return 1;
6324 }
6325
6326 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6327 {
6328         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6329         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6330
6331         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6332
6333         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6334         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6335
6336         if (!capacity)
6337                 capacity = 1;
6338
6339         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6340         sdg->sgc->capacity = capacity;
6341 }
6342
6343 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6344 {
6345         struct sched_domain *child = sd->child;
6346         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6347         unsigned long capacity;
6348         unsigned long interval;
6349
6350         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6351         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6352         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6353
6354         if (!child) {
6355                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6356                 return;
6357         }
6358
6359         capacity = 0;
6360
6361         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6362                 /*
6363                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6364                  * span the current group.
6365                  */
6366
6367                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6368                         struct sched_group_capacity *sgc;
6369                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6370
6371                         /*
6372                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6373                          * gets here before we've attached the domains to the
6374                          * runqueues.
6375                          *
6376                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6377                          * in update_cpu_capacity().
6378                          *
6379                          * This avoids capacity from being 0 and
6380                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6381                          */
6382                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6383                                 capacity += capacity_of(cpu);
6384                                 continue;
6385                         }
6386
6387                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6388                         capacity += sgc->capacity;
6389                 }
6390         } else  {
6391                 /*
6392                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6393                  * span the current group.
6394                  */ 
6395
6396                 group = child->groups;
6397                 do {
6398                         capacity += group->sgc->capacity;
6399                         group = group->next;
6400                 } while (group != child->groups);
6401         }
6402
6403         sdg->sgc->capacity = capacity;
6404 }
6405
6406 /*
6407  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6408  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6409  * Return true is the capacity is reduced
6410  */
6411 static inline int
6412 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6413 {
6414         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6415                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6416 }
6417
6418 /*
6419  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6420  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6421  *
6422  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6423  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6424  * Something like:
6425  *
6426  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6427  *              *     * * *
6428  *
6429  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6430  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6431  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6432  *
6433  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6434  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6435  * moving tasks due to affinity constraints.
6436  *
6437  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6438  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6439  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6440  * to create an effective group imbalance.
6441  *
6442  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6443  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6444  * subtle and fragile situation.
6445  */
6446
6447 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6448 {
6449         return group->sgc->imbalance;
6450 }
6451
6452 /*
6453  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6454  * be used by some tasks.
6455  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6456  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6457  * available capacity for CFS tasks.
6458  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6459  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6460  * capacity in meaningful for the load balancer.
6461  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6462  * any benefit for the load balance.
6463  */
6464 static inline bool
6465 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6466 {
6467         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6468                 return true;
6469
6470         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6471                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6472                 return true;
6473
6474         return false;
6475 }
6476
6477 /*
6478  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6479  *  handle.
6480  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6481  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6482  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6483  *  false.
6484  */
6485 static inline bool
6486 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6487 {
6488         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6489                 return false;
6490
6491         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6492                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6493                 return true;
6494
6495         return false;
6496 }
6497
6498 static inline enum
6499 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6500                           struct sg_lb_stats *sgs)
6501 {
6502         if (sgs->group_no_capacity)
6503                 return group_overloaded;
6504
6505         if (sg_imbalanced(group))
6506                 return group_imbalanced;
6507
6508         return group_other;
6509 }
6510
6511 /**
6512  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6513  * @env: The load balancing environment.
6514  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6515  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6516  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6517  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6518  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6519  */
6520 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6521                         struct sched_group *group, int load_idx,
6522                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6523                         bool *overload)
6524 {
6525         unsigned long load;
6526         int i, nr_running;
6527
6528         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6529
6530         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6531                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6532
6533                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6534                 if (local_group)
6535                         load = target_load(i, load_idx);
6536                 else
6537                         load = source_load(i, load_idx);
6538
6539                 sgs->group_load += load;
6540                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6541                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6542
6543                 nr_running = rq->nr_running;
6544                 if (nr_running > 1)
6545                         *overload = true;
6546
6547 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6548                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6549                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6550 #endif
6551                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6552                 /*
6553                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6554                  */
6555                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6556                         sgs->idle_cpus++;
6557         }
6558
6559         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6560         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6561         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6562
6563         if (sgs->sum_nr_running)
6564                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6565
6566         sgs->group_weight = group->group_weight;
6567
6568         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6569         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6570 }
6571
6572 /**
6573  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6574  * @env: The load balancing environment.
6575  * @sds: sched_domain statistics
6576  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6577  * @sgs: sched_group statistics
6578  *
6579  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6580  * busiest group.
6581  *
6582  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6583  * busiest group. %false otherwise.
6584  */
6585 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6586                                    struct sd_lb_stats *sds,
6587                                    struct sched_group *sg,
6588                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6589 {
6590         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6591
6592         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6593                 return true;
6594
6595         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6596                 return false;
6597
6598         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6599                 return false;
6600
6601         /* This is the busiest node in its class. */
6602         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6603                 return true;
6604
6605         /*
6606          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6607          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6608          * higher than ourself as busy.
6609          */
6610         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6611                 if (!sds->busiest)
6612                         return true;
6613
6614                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6615                         return true;
6616         }
6617
6618         return false;
6619 }
6620
6621 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6622 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6623 {
6624         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6625                 return regular;
6626         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6627                 return remote;
6628         return all;
6629 }
6630
6631 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6632 {
6633         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6634                 return regular;
6635         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6636                 return remote;
6637         return all;
6638 }
6639 #else
6640 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6641 {
6642         return all;
6643 }
6644
6645 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6646 {
6647         return regular;
6648 }
6649 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6650
6651 /**
6652  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6653  * @env: The load balancing environment.
6654  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6655  */
6656 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6657 {
6658         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6659         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6660         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6661         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6662         bool overload = false;
6663
6664         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6665                 prefer_sibling = 1;
6666
6667         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6668
6669         do {
6670                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6671                 int local_group;
6672
6673                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6674                 if (local_group) {
6675                         sds->local = sg;
6676                         sgs = &sds->local_stat;
6677
6678                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6679                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6680                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6681                 }
6682
6683                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6684                                                 &overload);
6685
6686                 if (local_group)
6687                         goto next_group;
6688
6689                 /*
6690                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6691                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6692                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6693                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6694                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6695                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6696                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6697                  * the tasks on the system).
6698                  */
6699                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6700                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6701                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6702                         sgs->group_no_capacity = 1;
6703                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6704                 }
6705
6706                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6707                         sds->busiest = sg;
6708                         sds->busiest_stat = *sgs;
6709                 }
6710
6711 next_group:
6712                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6713                 sds->total_load += sgs->group_load;
6714                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6715
6716                 sg = sg->next;
6717         } while (sg != env->sd->groups);
6718
6719         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6720                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6721
6722         if (!env->sd->parent) {
6723                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6724                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6725                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6726         }
6727
6728 }
6729
6730 /**
6731  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6732  *                      sched doman.
6733  *
6734  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6735  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6736  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6737  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6738  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6739  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6740  *
6741  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6742  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6743  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6744  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6745  * number.
6746  *
6747  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6748  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6749  *
6750  * @env: The load balancing environment.
6751  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6752  */
6753 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6754 {
6755         int busiest_cpu;
6756
6757         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6758                 return 0;
6759
6760         if (!sds->busiest)
6761                 return 0;
6762
6763         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6764         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6765                 return 0;
6766
6767         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6768                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6769                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6770
6771         return 1;
6772 }
6773
6774 /**
6775  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6776  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6777  *                      load balancing.
6778  * @env: The load balancing environment.
6779  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6780  */
6781 static inline
6782 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6783 {
6784         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6785         unsigned int imbn = 2;
6786         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6787         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6788
6789         local = &sds->local_stat;
6790         busiest = &sds->busiest_stat;
6791
6792         if (!local->sum_nr_running)
6793                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6794         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6795                 imbn = 1;
6796
6797         scaled_busy_load_per_task =
6798                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6799                 busiest->group_capacity;
6800
6801         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6802             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6803                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6804                 return;
6805         }
6806
6807         /*
6808          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6809          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6810          * moving them.
6811          */
6812
6813         capa_now += busiest->group_capacity *
6814                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6815         capa_now += local->group_capacity *
6816                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6817         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6818
6819         /* Amount of load we'd subtract */
6820         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6821                 capa_move += busiest->group_capacity *
6822                             min(busiest->load_per_task,
6823                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6824         }
6825
6826         /* Amount of load we'd add */
6827         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6828             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6829                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6830                       local->group_capacity;
6831         } else {
6832                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6833                       local->group_capacity;
6834         }
6835         capa_move += local->group_capacity *
6836                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6837         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6838
6839         /* Move if we gain throughput */
6840         if (capa_move > capa_now)
6841                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6842 }
6843
6844 /**
6845  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6846  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6847  * @env: load balance environment
6848  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6849  */
6850 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6851 {
6852         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6853         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6854
6855         local = &sds->local_stat;
6856         busiest = &sds->busiest_stat;
6857
6858         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6859                 /*
6860                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6861                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6862                  */
6863                 busiest->load_per_task =
6864                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6865         }
6866
6867         /*
6868          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6869          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6870          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6871          */
6872         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6873             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6874                 env->imbalance = 0;
6875                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6876         }
6877
6878         /*
6879          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6880          */
6881         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6882             local->group_type   == group_overloaded) {
6883                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6884                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6885                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6886                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6887                 else
6888                         load_above_capacity = ~0UL;
6889         }
6890
6891         /*
6892          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6893          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6894          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6895          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6896          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6897          * for the minimum possible imbalance.
6898          */
6899         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6900
6901         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6902         env->imbalance = min(
6903                 max_pull * busiest->group_capacity,
6904                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6905         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6906
6907         /*
6908          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6909          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6910          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6911          * moved
6912          */
6913         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6914                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6915 }
6916
6917 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6918
6919 /**
6920  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6921  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6922  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6923  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6924  * such a group exists.
6925  *
6926  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6927  * to restore balance.
6928  *
6929  * @env: The load balancing environment.
6930  *
6931  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6932  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6933  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6934  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6935  */
6936 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6937 {
6938         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6939         struct sd_lb_stats sds;
6940
6941         init_sd_lb_stats(&sds);
6942
6943         /*
6944          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6945          * this level.
6946          */
6947         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6948         local = &sds.local_stat;
6949         busiest = &sds.busiest_stat;
6950
6951         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6952         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6953             check_asym_packing(env, &sds))
6954                 return sds.busiest;
6955
6956         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6957         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6958                 goto out_balanced;
6959
6960         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6961                                                 / sds.total_capacity;
6962
6963         /*
6964          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6965          * work because they assume all things are equal, which typically
6966          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6967          */
6968         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6969                 goto force_balance;
6970
6971         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6972         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6973             busiest->group_no_capacity)
6974                 goto force_balance;
6975
6976         /*
6977          * If the local group is busier than the selected busiest group
6978          * don't try and pull any tasks.
6979          */
6980         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6981                 goto out_balanced;
6982
6983         /*
6984          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6985          * average load.
6986          */
6987         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6988                 goto out_balanced;
6989
6990         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6991                 /*
6992                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6993                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6994                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6995                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6996                  * might end up to just move the imbalance on another group
6997                  */
6998                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6999                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7000                         goto out_balanced;
7001         } else {
7002                 /*
7003                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7004                  * imbalance_pct to be conservative.
7005                  */
7006                 if (100 * busiest->avg_load <=
7007                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7008                         goto out_balanced;
7009         }
7010
7011 force_balance:
7012         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7013         calculate_imbalance(env, &sds);
7014         return sds.busiest;
7015
7016 out_balanced:
7017         env->imbalance = 0;
7018         return NULL;
7019 }
7020
7021 /*
7022  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7023  */
7024 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7025                                      struct sched_group *group)
7026 {
7027         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7028         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7029         int i;
7030
7031         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7032                 unsigned long capacity, wl;
7033                 enum fbq_type rt;
7034
7035                 rq = cpu_rq(i);
7036                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7037
7038                 /*
7039                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7040                  *  - regular: there are !numa tasks
7041                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7042                  *  - all:     there is no distinction
7043                  *
7044                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7045                  * ignore those when there's better options.
7046                  *
7047                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7048                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7049                  * queue by moving tasks around inside the node.
7050                  *
7051                  * If we cannot move enough load due to this classification
7052                  * the next pass will adjust the group classification and
7053                  * allow migration of more tasks.
7054                  *
7055                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7056                  */
7057                 if (rt > env->fbq_type)
7058                         continue;
7059
7060                 capacity = capacity_of(i);
7061
7062                 wl = weighted_cpuload(i);
7063
7064                 /*
7065                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7066                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7067                  */
7068
7069                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7070                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7071                         continue;
7072
7073                 /*
7074                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7075                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7076                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7077                  * potentially running at a lower capacity.
7078                  *
7079                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7080                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7081                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7082                  * our previous maximum.
7083                  */
7084                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7085                         busiest_load = wl;
7086                         busiest_capacity = capacity;
7087                         busiest = rq;
7088                 }
7089         }
7090
7091         return busiest;
7092 }
7093
7094 /*
7095  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7096  * so long as it is large enough.
7097  */
7098 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7099
7100 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7101 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7102
7103 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7104 {
7105         struct sched_domain *sd = env->sd;
7106
7107         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7108
7109                 /*
7110                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7111                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7112                  * lowest numbered CPUs.
7113                  */
7114                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7115                         return 1;
7116         }
7117
7118         /*
7119          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7120          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7121          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7122          * available on dst_cpu.
7123          */
7124         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7125             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7126                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7127                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7128                         return 1;
7129         }
7130
7131         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7132 }
7133
7134 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7135
7136 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7137 {
7138         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7139         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7140         int cpu, balance_cpu = -1;
7141
7142         /*
7143          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7144          * to do the newly idle load balance.
7145          */
7146         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7147                 return 1;
7148
7149         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7150         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7151         /* Try to find first idle cpu */
7152         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7153                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7154                         continue;
7155
7156                 balance_cpu = cpu;
7157                 break;
7158         }
7159
7160         if (balance_cpu == -1)
7161                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7162
7163         /*
7164          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7165          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7166          */
7167         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7168 }
7169
7170 /*
7171  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7172  * tasks if there is an imbalance.
7173  */
7174 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7175                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7176                         int *continue_balancing)
7177 {
7178         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7179         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7180         struct sched_group *group;
7181         struct rq *busiest;
7182         unsigned long flags;
7183         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7184
7185         struct lb_env env = {
7186                 .sd             = sd,
7187                 .dst_cpu        = this_cpu,
7188                 .dst_rq         = this_rq,
7189                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7190                 .idle           = idle,
7191                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7192                 .cpus           = cpus,
7193                 .fbq_type       = all,
7194                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7195         };
7196
7197         /*
7198          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7199          * other cpus in our group
7200          */
7201         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7202                 env.dst_grpmask = NULL;
7203
7204         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7205
7206         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7207
7208 redo:
7209         if (!should_we_balance(&env)) {
7210                 *continue_balancing = 0;
7211                 goto out_balanced;
7212         }
7213
7214         group = find_busiest_group(&env);
7215         if (!group) {
7216                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7217                 goto out_balanced;
7218         }
7219
7220         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7221         if (!busiest) {
7222                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7223                 goto out_balanced;
7224         }
7225
7226         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7227
7228         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7229
7230         env.src_cpu = busiest->cpu;
7231         env.src_rq = busiest;
7232
7233         ld_moved = 0;
7234         if (busiest->nr_running > 1) {
7235                 /*
7236                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7237                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7238                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7239                  * correctly treated as an imbalance.
7240                  */
7241                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7242                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7243
7244 more_balance:
7245                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7246
7247                 /*
7248                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7249                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7250                  */
7251                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7252
7253                 /*
7254                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7255                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7256                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7257                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7258                  * See task_rq_lock() family for the details.
7259                  */
7260
7261                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7262
7263                 if (cur_ld_moved) {
7264                         attach_tasks(&env);
7265                         ld_moved += cur_ld_moved;
7266                 }
7267
7268                 local_irq_restore(flags);
7269
7270                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7271                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7272                         goto more_balance;
7273                 }
7274
7275                 /*
7276                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7277                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7278                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7279                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7280                  * sched_group.
7281                  *
7282                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7283                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7284                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7285                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7286                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7287                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7288                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7289                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7290                  * This however should not happen so much in practice and
7291                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7292                  * excess load moved.
7293                  */
7294                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7295
7296                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7297                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7298
7299                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7300                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7301                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7302                         env.loop         = 0;
7303                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7304
7305                         /*
7306                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7307                          * need to continue with same src_cpu.
7308                          */
7309                         goto more_balance;
7310                 }
7311
7312                 /*
7313                  * We failed to reach balance because of affinity.
7314                  */
7315                 if (sd_parent) {
7316                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7317
7318                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7319                                 *group_imbalance = 1;
7320                 }
7321
7322                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7323                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7324                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7325                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7326                                 env.loop = 0;
7327                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7328                                 goto redo;
7329                         }
7330                         goto out_all_pinned;
7331                 }
7332         }
7333
7334         if (!ld_moved) {
7335                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7336                 /*
7337                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7338                  * We do not want newidle balance, which can be very
7339                  * frequent, pollute the failure counter causing
7340                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7341                  */
7342                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7343                         sd->nr_balance_failed++;
7344
7345                 if (need_active_balance(&env)) {
7346                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7347
7348                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7349                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7350                          * moved to this_cpu
7351                          */
7352                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7353                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7354                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7355                                                             flags);
7356                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7357                                 goto out_one_pinned;
7358                         }
7359
7360                         /*
7361                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7362                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7363                          * only after active load balance is finished.
7364                          */
7365                         if (!busiest->active_balance) {
7366                                 busiest->active_balance = 1;
7367                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7368                                 active_balance = 1;
7369                         }
7370                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7371
7372                         if (active_balance) {
7373                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7374                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7375                                         &busiest->active_balance_work);
7376                         }
7377
7378                         /*
7379                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7380                          * counter.
7381                          */
7382                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7383                 }
7384         } else
7385                 sd->nr_balance_failed = 0;
7386
7387         if (likely(!active_balance)) {
7388                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7389                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7390         } else {
7391                 /*
7392                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7393                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7394                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7395                  * detach_tasks).
7396                  */
7397                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7398                         sd->balance_interval *= 2;
7399         }
7400
7401         goto out;
7402
7403 out_balanced:
7404         /*
7405          * We reach balance although we may have faced some affinity
7406          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7407          */
7408         if (sd_parent) {
7409                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7410
7411                 if (*group_imbalance)
7412                         *group_imbalance = 0;
7413         }
7414
7415 out_all_pinned:
7416         /*
7417          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7418          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7419          * can try to migrate them.
7420          */
7421         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7422
7423         sd->nr_balance_failed = 0;
7424
7425 out_one_pinned:
7426         /* tune up the balancing interval */
7427         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7428                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7429                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7430                 sd->balance_interval *= 2;
7431
7432         ld_moved = 0;
7433 out:
7434         return ld_moved;
7435 }
7436
7437 static inline unsigned long
7438 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7439 {
7440         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7441
7442         if (cpu_busy)
7443                 interval *= sd->busy_factor;
7444
7445         /* scale ms to jiffies */
7446         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7447         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7448
7449         return interval;
7450 }
7451
7452 static inline void
7453 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7454 {
7455         unsigned long interval, next;
7456
7457         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7458         next = sd->last_balance + interval;
7459
7460         if (time_after(*next_balance, next))
7461                 *next_balance = next;
7462 }
7463
7464 /*
7465  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7466  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7467  */
7468 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7469 {
7470         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7471         int this_cpu = this_rq->cpu;
7472         struct sched_domain *sd;
7473         int pulled_task = 0;
7474         u64 curr_cost = 0;
7475
7476         /*
7477          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7478          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7479          */
7480         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7481
7482         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7483             !this_rq->rd->overload) {
7484                 rcu_read_lock();
7485                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7486                 if (sd)
7487                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7488                 rcu_read_unlock();
7489
7490                 goto out;
7491         }
7492
7493         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7494
7495         update_blocked_averages(this_cpu);
7496         rcu_read_lock();
7497         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7498                 int continue_balancing = 1;
7499                 u64 t0, domain_cost;
7500
7501                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7502                         continue;
7503
7504                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7505                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7506                         break;
7507                 }
7508
7509                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7510                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7511
7512                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7513                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7514                                                    &continue_balancing);
7515
7516                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7517                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7518                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7519
7520                         curr_cost += domain_cost;
7521                 }
7522
7523                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7524
7525                 /*
7526                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7527                  * now runnable tasks on this rq.
7528                  */
7529                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7530                         break;
7531         }
7532         rcu_read_unlock();
7533
7534         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7535
7536         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7537                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7538
7539         /*
7540          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7541          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7542          * pretend we pulled a task.
7543          */
7544         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7545                 pulled_task = 1;
7546
7547 out:
7548         /* Move the next balance forward */
7549         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7550                 this_rq->next_balance = next_balance;
7551
7552         /* Is there a task of a high priority class? */
7553         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7554                 pulled_task = -1;
7555
7556         if (pulled_task)
7557                 this_rq->idle_stamp = 0;
7558
7559         return pulled_task;
7560 }
7561
7562 /*
7563  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7564  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7565  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7566  * avoids physical / logical imbalances.
7567  */
7568 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7569 {
7570         struct rq *busiest_rq = data;
7571         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7572         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7573         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7574         struct sched_domain *sd;
7575         struct task_struct *p = NULL;
7576
7577         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7578
7579         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7580         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7581                      !busiest_rq->active_balance))
7582                 goto out_unlock;
7583
7584         /* Is there any task to move? */
7585         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7586                 goto out_unlock;
7587
7588         /*
7589          * This condition is "impossible", if it occurs
7590          * we need to fix it. Originally reported by
7591          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7592          */
7593         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7594
7595         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7596         rcu_read_lock();
7597         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7598                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7599                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7600                                 break;
7601         }
7602
7603         if (likely(sd)) {
7604                 struct lb_env env = {
7605                         .sd             = sd,
7606                         .dst_cpu        = target_cpu,
7607                         .dst_rq         = target_rq,
7608                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7609                         .src_rq         = busiest_rq,
7610                         .idle           = CPU_IDLE,
7611                 };
7612
7613                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7614
7615                 p = detach_one_task(&env);
7616                 if (p)
7617                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7618                 else
7619                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7620         }
7621         rcu_read_unlock();
7622 out_unlock:
7623         busiest_rq->active_balance = 0;
7624         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7625
7626         if (p)
7627                 attach_one_task(target_rq, p);
7628
7629         local_irq_enable();
7630
7631         return 0;
7632 }
7633
7634 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7635 {
7636         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7637 }
7638
7639 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7640 /*
7641  * idle load balancing details
7642  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7643  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7644  *   load balancing for all the idle CPUs.
7645  */
7646 static struct {
7647         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7648         atomic_t nr_cpus;
7649         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7650 } nohz ____cacheline_aligned;
7651
7652 static inline int find_new_ilb(void)
7653 {
7654         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7655
7656         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7657                 return ilb;
7658
7659         return nr_cpu_ids;
7660 }
7661
7662 /*
7663  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7664  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7665  * CPU (if there is one).
7666  */
7667 static void nohz_balancer_kick(void)
7668 {
7669         int ilb_cpu;
7670
7671         nohz.next_balance++;
7672
7673         ilb_cpu = find_new_ilb();
7674
7675         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7676                 return;
7677
7678         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7679                 return;
7680         /*
7681          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7682          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7683          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7684          * will be run before returning from the IPI.
7685          */
7686         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7687         return;
7688 }
7689
7690 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7691 {
7692         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7693                 /*
7694                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7695                  */
7696                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7697                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7698                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7699                 }
7700                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7701         }
7702 }
7703
7704 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7705 {
7706         struct sched_domain *sd;
7707         int cpu = smp_processor_id();
7708
7709         rcu_read_lock();
7710         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7711
7712         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7713                 goto unlock;
7714         sd->nohz_idle = 0;
7715
7716         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7717 unlock:
7718         rcu_read_unlock();
7719 }
7720
7721 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7722 {
7723         struct sched_domain *sd;
7724         int cpu = smp_processor_id();
7725
7726         rcu_read_lock();
7727         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7728
7729         if (!sd || sd->nohz_idle)
7730                 goto unlock;
7731         sd->nohz_idle = 1;
7732
7733         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7734 unlock:
7735         rcu_read_unlock();
7736 }
7737
7738 /*
7739  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7740  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7741  */
7742 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7743 {
7744         /*
7745          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7746          */
7747         if (!cpu_active(cpu))
7748                 return;
7749
7750         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7751                 return;
7752
7753         /*
7754          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7755          */
7756         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7757                 return;
7758
7759         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7760         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7761         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7762 }
7763
7764 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7765                                         unsigned long action, void *hcpu)
7766 {
7767         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7768         case CPU_DYING:
7769                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7770                 return NOTIFY_OK;
7771         default:
7772                 return NOTIFY_DONE;
7773         }
7774 }
7775 #endif
7776
7777 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7778
7779 /*
7780  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7781  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7782  */
7783 void update_max_interval(void)
7784 {
7785         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7786 }
7787
7788 /*
7789  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7790  * and initiates a balancing operation if so.
7791  *
7792  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7793  */
7794 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7795 {
7796         int continue_balancing = 1;
7797         int cpu = rq->cpu;
7798         unsigned long interval;
7799         struct sched_domain *sd;
7800         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7801         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7802         int update_next_balance = 0;
7803         int need_serialize, need_decay = 0;
7804         u64 max_cost = 0;
7805
7806         update_blocked_averages(cpu);
7807
7808         rcu_read_lock();
7809         for_each_domain(cpu, sd) {
7810                 /*
7811                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7812                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7813                  */
7814                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7815                         sd->max_newidle_lb_cost =
7816                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7817                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7818                         need_decay = 1;
7819                 }
7820                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7821
7822                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7823                         continue;
7824
7825                 /*
7826                  * Stop the load balance at this level. There is another
7827                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7828                  * actively.
7829                  */
7830                 if (!continue_balancing) {
7831                         if (need_decay)
7832                                 continue;
7833                         break;
7834                 }
7835
7836                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7837
7838                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7839                 if (need_serialize) {
7840                         if (!spin_trylock(&balancing))
7841                                 goto out;
7842                 }
7843
7844                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7845                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7846                                 /*
7847                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7848                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7849                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7850                                  */
7851                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7852                         }
7853                         sd->last_balance = jiffies;
7854                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7855                 }
7856                 if (need_serialize)
7857                         spin_unlock(&balancing);
7858 out:
7859                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7860                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7861                         update_next_balance = 1;
7862                 }
7863         }
7864         if (need_decay) {
7865                 /*
7866                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7867                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7868                  */
7869                 rq->max_idle_balance_cost =
7870                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7871         }
7872         rcu_read_unlock();
7873
7874         /*
7875          * next_balance will be updated only when there is a need.
7876          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7877          * updated.
7878          */
7879         if (likely(update_next_balance)) {
7880                 rq->next_balance = next_balance;
7881
7882 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7883                 /*
7884                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7885                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7886                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7887                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7888                  * balance for itself and we need to update the
7889                  * nohz.next_balance accordingly.
7890                  */
7891                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7892                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7893 #endif
7894         }
7895 }
7896
7897 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7898 /*
7899  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7900  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7901  */
7902 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7903 {
7904         int this_cpu = this_rq->cpu;
7905         struct rq *rq;
7906         int balance_cpu;
7907         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7908         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7909         int update_next_balance = 0;
7910
7911         if (idle != CPU_IDLE ||
7912             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7913                 goto end;
7914
7915         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7916                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7917                         continue;
7918
7919                 /*
7920                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7921                  * work being done for other cpus. Next load
7922                  * balancing owner will pick it up.
7923                  */
7924                 if (need_resched())
7925                         break;
7926
7927                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7928
7929                 /*
7930                  * If time for next balance is due,
7931                  * do the balance.
7932                  */
7933                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7934                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7935                         update_rq_clock(rq);
7936                         update_cpu_load_idle(rq);
7937                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7938                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7939                 }
7940
7941                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7942                         next_balance = rq->next_balance;
7943                         update_next_balance = 1;
7944                 }
7945         }
7946
7947         /*
7948          * next_balance will be updated only when there is a need.
7949          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7950          * updated.
7951          */
7952         if (likely(update_next_balance))
7953                 nohz.next_balance = next_balance;
7954 end:
7955         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7956 }
7957
7958 /*
7959  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7960  * of an idle cpu in the system.
7961  *   - This rq has more than one task.
7962  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7963  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7964  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7965  *     multiple busy cpu.
7966  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7967  *     domain span are idle.
7968  */
7969 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7970 {
7971         unsigned long now = jiffies;
7972         struct sched_domain *sd;
7973         struct sched_group_capacity *sgc;
7974         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7975         bool kick = false;
7976
7977         if (unlikely(rq->idle_balance))
7978                 return false;
7979
7980        /*
7981         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7982         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7983         */
7984         set_cpu_sd_state_busy();
7985         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7986
7987         /*
7988          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7989          * balancing.
7990          */
7991         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7992                 return false;
7993
7994         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7995                 return false;
7996
7997         if (rq->nr_running >= 2)
7998                 return true;
7999
8000         rcu_read_lock();
8001         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8002         if (sd) {
8003                 sgc = sd->groups->sgc;
8004                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8005
8006                 if (nr_busy > 1) {
8007                         kick = true;
8008                         goto unlock;
8009                 }
8010
8011         }
8012
8013         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8014         if (sd) {
8015                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8016                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8017                         kick = true;
8018                         goto unlock;
8019                 }
8020         }
8021
8022         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8023         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8024                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8025                 kick = true;
8026                 goto unlock;
8027         }
8028
8029 unlock:
8030         rcu_read_unlock();
8031         return kick;
8032 }
8033 #else
8034 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8035 #endif
8036
8037 /*
8038  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8039  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8040  */
8041 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8042 {
8043         struct rq *this_rq = this_rq();
8044         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8045                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8046
8047         /*
8048          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8049          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8050          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8051          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8052          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8053          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8054          */
8055         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8056         rebalance_domains(this_rq, idle);
8057 }
8058
8059 /*
8060  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8061  */
8062 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8063 {
8064         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8065         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8066                 return;
8067
8068         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8069                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8070 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8071         if (nohz_kick_needed(rq))
8072                 nohz_balancer_kick();
8073 #endif
8074 }
8075
8076 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8077 {
8078         update_sysctl();
8079
8080         update_runtime_enabled(rq);
8081 }
8082
8083 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8084 {
8085         update_sysctl();
8086
8087         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8088         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8089 }
8090
8091 #endif /* CONFIG_SMP */
8092
8093 /*
8094  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8095  */
8096 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8097 {
8098         struct cfs_rq *cfs_rq;
8099         struct sched_entity *se = &curr->se;
8100
8101         for_each_sched_entity(se) {
8102                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8103                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8104         }
8105
8106         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8107                 task_tick_numa(rq, curr);
8108 }
8109
8110 /*
8111  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8112  *  - child not yet on the tasklist
8113  *  - preemption disabled
8114  */
8115 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8116 {
8117         struct cfs_rq *cfs_rq;
8118         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8119         int this_cpu = smp_processor_id();
8120         struct rq *rq = this_rq();
8121         unsigned long flags;
8122
8123         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8124
8125         update_rq_clock(rq);
8126
8127         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8128         curr = cfs_rq->curr;
8129
8130         /*
8131          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8132          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8133          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8134          * of child point to valid ones.
8135          */
8136         rcu_read_lock();
8137         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8138         rcu_read_unlock();
8139
8140         update_curr(cfs_rq);
8141
8142         if (curr)
8143                 se->vruntime = curr->vruntime;
8144         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8145
8146         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8147                 /*
8148                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8149                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8150                  */
8151                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8152                 resched_curr(rq);
8153         }
8154
8155         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8156
8157         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8158 }
8159
8160 /*
8161  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8162  * the current task.
8163  */
8164 static void
8165 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8166 {
8167         if (!task_on_rq_queued(p))
8168                 return;
8169
8170         /*
8171          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8172          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8173          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8174          */
8175         if (rq->curr == p) {
8176                 if (p->prio > oldprio)
8177                         resched_curr(rq);
8178         } else
8179                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8180 }
8181
8182 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8183 {
8184         struct sched_entity *se = &p->se;
8185
8186         /*
8187          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8188          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8189          * vruntime.
8190          */
8191         if (p->on_rq)
8192                 return true;
8193
8194         /*
8195          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8196          * But there are some cases where it has already been normalized:
8197          *
8198          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8199          *   wake_up_new_task().
8200          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8201          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8202          */
8203         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8204                 return true;
8205
8206         return false;
8207 }
8208
8209 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8210 {
8211         struct sched_entity *se = &p->se;
8212         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8213
8214         if (!vruntime_normalized(p)) {
8215                 /*
8216                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8217                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8218                  */
8219                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8220                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8221         }
8222
8223         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8224         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8225 }
8226
8227 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8228 {
8229         struct sched_entity *se = &p->se;
8230         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8231
8232 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8233         /*
8234          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8235          * class maintain depth value), reset depth properly.
8236          */
8237         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8238 #endif
8239
8240         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8241         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8242
8243         if (!vruntime_normalized(p))
8244                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8245 }
8246
8247 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8248 {
8249         detach_task_cfs_rq(p);
8250 }
8251
8252 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8253 {
8254         attach_task_cfs_rq(p);
8255
8256         if (task_on_rq_queued(p)) {
8257                 /*
8258                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8259                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8260                  * if we can still preempt the current task.
8261                  */
8262                 if (rq->curr == p)
8263                         resched_curr(rq);
8264                 else
8265                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8266         }
8267 }
8268
8269 /* Account for a task changing its policy or group.
8270  *
8271  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8272  * migrates between groups/classes.
8273  */
8274 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8275 {
8276         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8277
8278         for_each_sched_entity(se) {
8279                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8280
8281                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8282                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8283                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8284         }
8285 }
8286
8287 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8288 {
8289         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8290         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8291 #ifndef CONFIG_64BIT
8292         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8293 #endif
8294 #ifdef CONFIG_SMP
8295         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8296         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8297 #endif
8298 }
8299
8300 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8301 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8302 {
8303         detach_task_cfs_rq(p);
8304         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8305
8306 #ifdef CONFIG_SMP
8307         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8308         p->se.avg.last_update_time = 0;
8309 #endif
8310         attach_task_cfs_rq(p);
8311 }
8312
8313 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8314 {
8315         int i;
8316
8317         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8318
8319         for_each_possible_cpu(i) {
8320                 if (tg->cfs_rq)
8321                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8322                 if (tg->se)
8323                         kfree(tg->se[i]);
8324         }
8325
8326         kfree(tg->cfs_rq);
8327         kfree(tg->se);
8328 }
8329
8330 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8331 {
8332         struct cfs_rq *cfs_rq;
8333         struct sched_entity *se;
8334         int i;
8335
8336         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8337         if (!tg->cfs_rq)
8338                 goto err;
8339         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8340         if (!tg->se)
8341                 goto err;
8342
8343         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8344
8345         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8346
8347         for_each_possible_cpu(i) {
8348                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8349                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8350                 if (!cfs_rq)
8351                         goto err;
8352
8353                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8354                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8355                 if (!se)
8356                         goto err_free_rq;
8357
8358                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8359                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8360                 init_entity_runnable_average(se);
8361         }
8362
8363         return 1;
8364
8365 err_free_rq:
8366         kfree(cfs_rq);
8367 err:
8368         return 0;
8369 }
8370
8371 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8372 {
8373         unsigned long flags;
8374         struct rq *rq;
8375         int cpu;
8376
8377         for_each_possible_cpu(cpu) {
8378                 if (tg->se[cpu])
8379                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8380
8381                 /*
8382                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8383                  * check on_list without danger of it being re-added.
8384                  */
8385                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8386                         continue;
8387
8388                 rq = cpu_rq(cpu);
8389
8390                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8391                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8392                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8393         }
8394 }
8395
8396 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8397                         struct sched_entity *se, int cpu,
8398                         struct sched_entity *parent)
8399 {
8400         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8401
8402         cfs_rq->tg = tg;
8403         cfs_rq->rq = rq;
8404         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8405
8406         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8407         tg->se[cpu] = se;
8408
8409         /* se could be NULL for root_task_group */
8410         if (!se)
8411                 return;
8412
8413         if (!parent) {
8414                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8415                 se->depth = 0;
8416         } else {
8417                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8418                 se->depth = parent->depth + 1;
8419         }
8420
8421         se->my_q = cfs_rq;
8422         /* guarantee group entities always have weight */
8423         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8424         se->parent = parent;
8425 }
8426
8427 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8428
8429 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8430 {
8431         int i;
8432         unsigned long flags;
8433
8434         /*
8435          * We can't change the weight of the root cgroup.
8436          */
8437         if (!tg->se[0])
8438                 return -EINVAL;
8439
8440         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8441
8442         mutex_lock(&shares_mutex);
8443         if (tg->shares == shares)
8444                 goto done;
8445
8446         tg->shares = shares;
8447         for_each_possible_cpu(i) {
8448                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8449                 struct sched_entity *se;
8450
8451                 se = tg->se[i];
8452                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8453                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8454
8455                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8456                 update_rq_clock(rq);
8457                 for_each_sched_entity(se)
8458                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8459                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8460         }
8461
8462 done:
8463         mutex_unlock(&shares_mutex);
8464         return 0;
8465 }
8466 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8467
8468 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8469
8470 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8471 {
8472         return 1;
8473 }
8474
8475 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8476
8477 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8478
8479
8480 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8481 {
8482         struct sched_entity *se = &task->se;
8483         unsigned int rr_interval = 0;
8484
8485         /*
8486          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8487          * idle runqueue:
8488          */
8489         if (rq->cfs.load.weight)
8490                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8491
8492         return rr_interval;
8493 }
8494
8495 /*
8496  * All the scheduling class methods:
8497  */
8498 const struct sched_class fair_sched_class = {
8499         .next                   = &idle_sched_class,
8500         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8501         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8502         .yield_task             = yield_task_fair,
8503         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8504
8505         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8506
8507         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8508         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8509
8510 #ifdef CONFIG_SMP
8511         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8512         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8513
8514         .rq_online              = rq_online_fair,
8515         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8516
8517         .task_waking            = task_waking_fair,
8518         .task_dead              = task_dead_fair,
8519         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8520 #endif
8521
8522         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8523         .task_tick              = task_tick_fair,
8524         .task_fork              = task_fork_fair,
8525
8526         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8527         .switched_from          = switched_from_fair,
8528         .switched_to            = switched_to_fair,
8529
8530         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8531
8532         .update_curr            = update_curr_fair,
8533
8534 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8535         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8536 #endif
8537 };
8538
8539 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8540 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8541 {
8542         struct cfs_rq *cfs_rq;
8543
8544         rcu_read_lock();
8545         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8546                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8547         rcu_read_unlock();
8548 }
8549
8550 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8551 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8552 {
8553         int node;
8554         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8555
8556         for_each_online_node(node) {
8557                 if (p->numa_faults) {
8558                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8559                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8560                 }
8561                 if (p->numa_group) {
8562                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8563                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8564                 }
8565                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8566         }
8567 }
8568 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8569 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8570
8571 __init void init_sched_fair_class(void)
8572 {
8573 #ifdef CONFIG_SMP
8574         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8575
8576 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8577         nohz.next_balance = jiffies;
8578         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8579         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8580 #endif
8581 #endif /* SMP */
8582
8583 }