Merge tag 'renesas-cleanup-for-v3.19' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/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 int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(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 void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
287                                        int force_update);
288
289 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
290 {
291         if (!cfs_rq->on_list) {
292                 /*
293                  * Ensure we either appear before our parent (if already
294                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
295                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
296                  * reduces this to two cases.
297                  */
298                 if (cfs_rq->tg->parent &&
299                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
300                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 } else {
303                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
304                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
305                 }
306
307                 cfs_rq->on_list = 1;
308                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
309                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
310         }
311 }
312
313 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
314 {
315         if (cfs_rq->on_list) {
316                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
317                 cfs_rq->on_list = 0;
318         }
319 }
320
321 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
322 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
323         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
324
325 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
326 static inline struct cfs_rq *
327 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
328 {
329         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
330                 return se->cfs_rq;
331
332         return NULL;
333 }
334
335 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
336 {
337         return se->parent;
338 }
339
340 static void
341 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
342 {
343         int se_depth, pse_depth;
344
345         /*
346          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
347          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
348          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
349          * parent.
350          */
351
352         /* First walk up until both entities are at same depth */
353         se_depth = (*se)->depth;
354         pse_depth = (*pse)->depth;
355
356         while (se_depth > pse_depth) {
357                 se_depth--;
358                 *se = parent_entity(*se);
359         }
360
361         while (pse_depth > se_depth) {
362                 pse_depth--;
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365
366         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
367                 *se = parent_entity(*se);
368                 *pse = parent_entity(*pse);
369         }
370 }
371
372 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
373
374 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
375 {
376         return container_of(se, struct task_struct, se);
377 }
378
379 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
380 {
381         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
382 }
383
384 #define entity_is_task(se)      1
385
386 #define for_each_sched_entity(se) \
387                 for (; se; se = NULL)
388
389 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
390 {
391         return &task_rq(p)->cfs;
392 }
393
394 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
395 {
396         struct task_struct *p = task_of(se);
397         struct rq *rq = task_rq(p);
398
399         return &rq->cfs;
400 }
401
402 /* runqueue "owned" by this group */
403 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
404 {
405         return NULL;
406 }
407
408 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
413 {
414 }
415
416 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
417                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
418
419 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
420 {
421         return NULL;
422 }
423
424 static inline void
425 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
426 {
427 }
428
429 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
430
431 static __always_inline
432 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
433
434 /**************************************************************
435  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
436  */
437
438 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
439 {
440         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
441         if (delta > 0)
442                 max_vruntime = vruntime;
443
444         return max_vruntime;
445 }
446
447 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
448 {
449         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
450         if (delta < 0)
451                 min_vruntime = vruntime;
452
453         return min_vruntime;
454 }
455
456 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
457                                 struct sched_entity *b)
458 {
459         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
460 }
461
462 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
465
466         if (cfs_rq->curr)
467                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
468
469         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
470                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
471                                                    struct sched_entity,
472                                                    run_node);
473
474                 if (!cfs_rq->curr)
475                         vruntime = se->vruntime;
476                 else
477                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
478         }
479
480         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
481         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
482 #ifndef CONFIG_64BIT
483         smp_wmb();
484         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
485 #endif
486 }
487
488 /*
489  * Enqueue an entity into the rb-tree:
490  */
491 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
492 {
493         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
494         struct rb_node *parent = NULL;
495         struct sched_entity *entry;
496         int leftmost = 1;
497
498         /*
499          * Find the right place in the rbtree:
500          */
501         while (*link) {
502                 parent = *link;
503                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
504                 /*
505                  * We dont care about collisions. Nodes with
506                  * the same key stay together.
507                  */
508                 if (entity_before(se, entry)) {
509                         link = &parent->rb_left;
510                 } else {
511                         link = &parent->rb_right;
512                         leftmost = 0;
513                 }
514         }
515
516         /*
517          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
518          * used):
519          */
520         if (leftmost)
521                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
522
523         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
524         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
525 }
526
527 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
528 {
529         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
530                 struct rb_node *next_node;
531
532                 next_node = rb_next(&se->run_node);
533                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
534         }
535
536         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
537 }
538
539 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
540 {
541         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
542
543         if (!left)
544                 return NULL;
545
546         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
547 }
548
549 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
550 {
551         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
552
553         if (!next)
554                 return NULL;
555
556         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
557 }
558
559 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
560 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
561 {
562         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
563
564         if (!last)
565                 return NULL;
566
567         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
568 }
569
570 /**************************************************************
571  * Scheduling class statistics methods:
572  */
573
574 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
575                 void __user *buffer, size_t *lenp,
576                 loff_t *ppos)
577 {
578         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
579         int factor = get_update_sysctl_factor();
580
581         if (ret || !write)
582                 return ret;
583
584         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
585                                         sysctl_sched_min_granularity);
586
587 #define WRT_SYSCTL(name) \
588         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
589         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
590         WRT_SYSCTL(sched_latency);
591         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
592 #undef WRT_SYSCTL
593
594         return 0;
595 }
596 #endif
597
598 /*
599  * delta /= w
600  */
601 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
602 {
603         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
604                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
605
606         return delta;
607 }
608
609 /*
610  * The idea is to set a period in which each task runs once.
611  *
612  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
613  * this period because otherwise the slices get too small.
614  *
615  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
616  */
617 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
618 {
619         u64 period = sysctl_sched_latency;
620         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
621
622         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
623                 period = sysctl_sched_min_granularity;
624                 period *= nr_running;
625         }
626
627         return period;
628 }
629
630 /*
631  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
632  * proportional to the weight.
633  *
634  * s = p*P[w/rw]
635  */
636 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
637 {
638         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
639
640         for_each_sched_entity(se) {
641                 struct load_weight *load;
642                 struct load_weight lw;
643
644                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
645                 load = &cfs_rq->load;
646
647                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
648                         lw = cfs_rq->load;
649
650                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
651                         load = &lw;
652                 }
653                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
654         }
655         return slice;
656 }
657
658 /*
659  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
660  *
661  * vs = s/w
662  */
663 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
664 {
665         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
666 }
667
668 #ifdef CONFIG_SMP
669 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
670 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
671
672 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
673
674 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
675 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
676 {
677         u32 slice;
678
679         p->se.avg.decay_count = 0;
680         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
681         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
682         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
683         __update_task_entity_contrib(&p->se);
684 }
685 #else
686 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
687 {
688 }
689 #endif
690
691 /*
692  * Update the current task's runtime statistics.
693  */
694 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
695 {
696         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
697         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
698         u64 delta_exec;
699
700         if (unlikely(!curr))
701                 return;
702
703         delta_exec = now - curr->exec_start;
704         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
705                 return;
706
707         curr->exec_start = now;
708
709         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
710                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
711
712         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
713         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
714
715         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
716         update_min_vruntime(cfs_rq);
717
718         if (entity_is_task(curr)) {
719                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
720
721                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
722                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
723                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
724         }
725
726         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
727 }
728
729 static inline void
730 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
731 {
732         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
733 }
734
735 /*
736  * Task is being enqueued - update stats:
737  */
738 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
739 {
740         /*
741          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
742          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
743          */
744         if (se != cfs_rq->curr)
745                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
746 }
747
748 static void
749 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
750 {
751         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
752                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
753         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
754         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
755                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
756 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
757         if (entity_is_task(se)) {
758                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
759                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
760         }
761 #endif
762         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
763 }
764
765 static inline void
766 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
767 {
768         /*
769          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
770          * waiting task:
771          */
772         if (se != cfs_rq->curr)
773                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
774 }
775
776 /*
777  * We are picking a new current task - update its stats:
778  */
779 static inline void
780 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
781 {
782         /*
783          * We are starting a new run period:
784          */
785         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
786 }
787
788 /**************************************************
789  * Scheduling class queueing methods:
790  */
791
792 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
793 /*
794  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
795  * calculated based on the tasks virtual memory size and
796  * numa_balancing_scan_size.
797  */
798 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
799 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
800
801 /* Portion of address space to scan in MB */
802 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
803
804 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
805 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
806
807 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
808 {
809         unsigned long rss = 0;
810         unsigned long nr_scan_pages;
811
812         /*
813          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
814          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
815          * on resident pages
816          */
817         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
818         rss = get_mm_rss(p->mm);
819         if (!rss)
820                 rss = nr_scan_pages;
821
822         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
823         return rss / nr_scan_pages;
824 }
825
826 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
827 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
828
829 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
830 {
831         unsigned int scan_size = ACCESS_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
832         unsigned int scan, floor;
833         unsigned int windows = 1;
834
835         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
836                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
837         floor = 1000 / windows;
838
839         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
840         return max_t(unsigned int, floor, scan);
841 }
842
843 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
844 {
845         unsigned int smin = task_scan_min(p);
846         unsigned int smax;
847
848         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
849         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
850         return max(smin, smax);
851 }
852
853 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
854 {
855         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
856         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
857 }
858
859 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
860 {
861         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
862         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
863 }
864
865 struct numa_group {
866         atomic_t refcount;
867
868         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
869         int nr_tasks;
870         pid_t gid;
871         struct list_head task_list;
872
873         struct rcu_head rcu;
874         nodemask_t active_nodes;
875         unsigned long total_faults;
876         /*
877          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
878          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
879          * more by CPU use than by memory faults.
880          */
881         unsigned long *faults_cpu;
882         unsigned long faults[0];
883 };
884
885 /* Shared or private faults. */
886 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
887
888 /* Memory and CPU locality */
889 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
890
891 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
892 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
893
894 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
895 {
896         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
897 }
898
899 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
900 {
901         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * nid + priv;
902 }
903
904 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
905 {
906         if (!p->numa_faults_memory)
907                 return 0;
908
909         return p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 0)] +
910                 p->numa_faults_memory[task_faults_idx(nid, 1)];
911 }
912
913 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
914 {
915         if (!p->numa_group)
916                 return 0;
917
918         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
919                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
920 }
921
922 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
923 {
924         return group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 0)] +
925                 group->faults_cpu[task_faults_idx(nid, 1)];
926 }
927
928 /*
929  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
930  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
931  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
932  * evenly spread out between numa nodes.
933  */
934 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
935 {
936         unsigned long total_faults;
937
938         if (!p->numa_faults_memory)
939                 return 0;
940
941         total_faults = p->total_numa_faults;
942
943         if (!total_faults)
944                 return 0;
945
946         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
947 }
948
949 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
950 {
951         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
952                 return 0;
953
954         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
955 }
956
957 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
958                                 int src_nid, int dst_cpu)
959 {
960         struct numa_group *ng = p->numa_group;
961         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
962         int last_cpupid, this_cpupid;
963
964         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
965
966         /*
967          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
968          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
969          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
970          *
971          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
972          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
973          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
974          *
975          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
976          * same result twice in a row, given these samples are fully
977          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
978          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
979          *
980          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
981          * act on an unlikely task<->page relation.
982          */
983         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
984         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
985                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
986                 return false;
987
988         /* Always allow migrate on private faults */
989         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
990                 return true;
991
992         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
993         if (!ng)
994                 return true;
995
996         /*
997          * Do not migrate if the destination is not a node that
998          * is actively used by this numa group.
999          */
1000         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1001                 return false;
1002
1003         /*
1004          * Source is a node that is not actively used by this
1005          * numa group, while the destination is. Migrate.
1006          */
1007         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1008                 return true;
1009
1010         /*
1011          * Both source and destination are nodes in active
1012          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1013          * by migrating from more heavily used groups, to less
1014          * heavily used ones, spreading the load around.
1015          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1016          */
1017         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1018 }
1019
1020 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1021 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1022 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1023 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1024 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1025
1026 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1027 struct numa_stats {
1028         unsigned long nr_running;
1029         unsigned long load;
1030
1031         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1032         unsigned long compute_capacity;
1033
1034         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1035         unsigned long task_capacity;
1036         int has_free_capacity;
1037 };
1038
1039 /*
1040  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1041  */
1042 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1043 {
1044         int smt, cpu, cpus = 0;
1045         unsigned long capacity;
1046
1047         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1048         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1049                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1050
1051                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1052                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1053                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1054
1055                 cpus++;
1056         }
1057
1058         /*
1059          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1060          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1061          * not find this node attractive.
1062          *
1063          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1064          * imbalance and bail there.
1065          */
1066         if (!cpus)
1067                 return;
1068
1069         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1070         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1071         capacity = cpus / smt; /* cores */
1072
1073         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1074                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1075         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1076 }
1077
1078 struct task_numa_env {
1079         struct task_struct *p;
1080
1081         int src_cpu, src_nid;
1082         int dst_cpu, dst_nid;
1083
1084         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1085
1086         int imbalance_pct;
1087
1088         struct task_struct *best_task;
1089         long best_imp;
1090         int best_cpu;
1091 };
1092
1093 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1094                              struct task_struct *p, long imp)
1095 {
1096         if (env->best_task)
1097                 put_task_struct(env->best_task);
1098         if (p)
1099                 get_task_struct(p);
1100
1101         env->best_task = p;
1102         env->best_imp = imp;
1103         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1104 }
1105
1106 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1107                                 struct task_numa_env *env)
1108 {
1109         long imb, old_imb;
1110         long orig_src_load, orig_dst_load;
1111         long src_capacity, dst_capacity;
1112
1113         /*
1114          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1115          *
1116          * src_load        dst_load
1117          * ------------ vs ---------
1118          * src_capacity    dst_capacity
1119          */
1120         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1121         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1122
1123         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1124         if (dst_load < src_load)
1125                 swap(dst_load, src_load);
1126
1127         /* Is the difference below the threshold? */
1128         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1129               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1130         if (imb <= 0)
1131                 return false;
1132
1133         /*
1134          * The imbalance is above the allowed threshold.
1135          * Compare it with the old imbalance.
1136          */
1137         orig_src_load = env->src_stats.load;
1138         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1139
1140         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1141                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1142
1143         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1144                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1145
1146         /* Would this change make things worse? */
1147         return (imb > old_imb);
1148 }
1149
1150 /*
1151  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1152  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1153  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1154  * be exchanged with the source task
1155  */
1156 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1157                               long taskimp, long groupimp)
1158 {
1159         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1160         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1161         struct task_struct *cur;
1162         long src_load, dst_load;
1163         long load;
1164         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1165         long moveimp = imp;
1166
1167         rcu_read_lock();
1168
1169         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1170         cur = dst_rq->curr;
1171         /*
1172          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1173          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1174          * is safe under RCU read lock.
1175          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1176          * put_task_struct() after the last schedule().
1177          */
1178         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1179                 cur = NULL;
1180         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1181
1182         /*
1183          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1184          * source and destination node. Calculate the total differential for
1185          * the source task and potential destination task. The more negative
1186          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1187          * be incurred if the tasks were swapped.
1188          */
1189         if (cur) {
1190                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1191                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1192                         goto unlock;
1193
1194                 /*
1195                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1196                  * in any group then look only at task weights.
1197                  */
1198                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1199                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1200                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1201                         /*
1202                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1203                          * tasks within a group over tiny differences.
1204                          */
1205                         if (cur->numa_group)
1206                                 imp -= imp/16;
1207                 } else {
1208                         /*
1209                          * Compare the group weights. If a task is all by
1210                          * itself (not part of a group), use the task weight
1211                          * instead.
1212                          */
1213                         if (cur->numa_group)
1214                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1215                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1216                         else
1217                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1218                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1219                 }
1220         }
1221
1222         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1223                 goto unlock;
1224
1225         if (!cur) {
1226                 /* Is there capacity at our destination? */
1227                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1228                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1229                         goto unlock;
1230
1231                 goto balance;
1232         }
1233
1234         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1235         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1236                         dst_rq->nr_running == 1)
1237                 goto assign;
1238
1239         /*
1240          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1241          */
1242 balance:
1243         load = task_h_load(env->p);
1244         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1245         src_load = env->src_stats.load - load;
1246
1247         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1248                 /*
1249                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1250                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1251                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1252                  * so an actually idle CPU will win.
1253                  */
1254                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1255                         imp = moveimp - 1;
1256                         cur = NULL;
1257                         goto assign;
1258                 }
1259         }
1260
1261         if (imp <= env->best_imp)
1262                 goto unlock;
1263
1264         if (cur) {
1265                 load = task_h_load(cur);
1266                 dst_load -= load;
1267                 src_load += load;
1268         }
1269
1270         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1271                 goto unlock;
1272
1273         /*
1274          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1275          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1276          */
1277         if (!cur)
1278                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1279
1280 assign:
1281         task_numa_assign(env, cur, imp);
1282 unlock:
1283         rcu_read_unlock();
1284 }
1285
1286 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1287                                 long taskimp, long groupimp)
1288 {
1289         int cpu;
1290
1291         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1292                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1293                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1294                         continue;
1295
1296                 env->dst_cpu = cpu;
1297                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1298         }
1299 }
1300
1301 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1302 {
1303         struct task_numa_env env = {
1304                 .p = p,
1305
1306                 .src_cpu = task_cpu(p),
1307                 .src_nid = task_node(p),
1308
1309                 .imbalance_pct = 112,
1310
1311                 .best_task = NULL,
1312                 .best_imp = 0,
1313                 .best_cpu = -1
1314         };
1315         struct sched_domain *sd;
1316         unsigned long taskweight, groupweight;
1317         int nid, ret;
1318         long taskimp, groupimp;
1319
1320         /*
1321          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1322          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1323          *
1324          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1325          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1326          * to satisfy here.
1327          */
1328         rcu_read_lock();
1329         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1330         if (sd)
1331                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1332         rcu_read_unlock();
1333
1334         /*
1335          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1336          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1337          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1338          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1339          */
1340         if (unlikely(!sd)) {
1341                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1342                 return -EINVAL;
1343         }
1344
1345         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1346         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1347         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1348         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1349         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1350         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1351         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1352
1353         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1354         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1355
1356         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1357         if (env.best_cpu == -1) {
1358                 for_each_online_node(nid) {
1359                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1360                                 continue;
1361
1362                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1363                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1364                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1365                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1366                                 continue;
1367
1368                         env.dst_nid = nid;
1369                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1370                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1371                 }
1372         }
1373
1374         /*
1375          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1376          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1377          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1378          * settle down.
1379          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1380          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1381          */
1382         if (p->numa_group) {
1383                 if (env.best_cpu == -1)
1384                         nid = env.src_nid;
1385                 else
1386                         nid = env.dst_nid;
1387
1388                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1389                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1390         }
1391
1392         /* No better CPU than the current one was found. */
1393         if (env.best_cpu == -1)
1394                 return -EAGAIN;
1395
1396         /*
1397          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1398          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1399          */
1400         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1401
1402         if (env.best_task == NULL) {
1403                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1404                 if (ret != 0)
1405                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1406                 return ret;
1407         }
1408
1409         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1410         if (ret != 0)
1411                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1412         put_task_struct(env.best_task);
1413         return ret;
1414 }
1415
1416 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1417 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1418 {
1419         unsigned long interval = HZ;
1420
1421         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1422         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults_memory))
1423                 return;
1424
1425         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1426         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1427         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1428
1429         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1430         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1431                 return;
1432
1433         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1434         task_numa_migrate(p);
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1439  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1440  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1441  * located.
1442  *
1443  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1444  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1445  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1446  * only removed when they drop below 3/16.
1447  */
1448 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1449 {
1450         unsigned long faults, max_faults = 0;
1451         int nid;
1452
1453         for_each_online_node(nid) {
1454                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1455                 if (faults > max_faults)
1456                         max_faults = faults;
1457         }
1458
1459         for_each_online_node(nid) {
1460                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1461                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1462                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1463                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1464                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1465                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1466         }
1467 }
1468
1469 /*
1470  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1471  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1472  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1473  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1474  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1475  */
1476 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1477 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1478
1479 /*
1480  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1481  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1482  * the page accesses are shared with other processes.
1483  * Otherwise, decrease the scan period.
1484  */
1485 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1486                         unsigned long shared, unsigned long private)
1487 {
1488         unsigned int period_slot;
1489         int ratio;
1490         int diff;
1491
1492         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1493         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1494
1495         /*
1496          * If there were no record hinting faults then either the task is
1497          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1498          * to automatic numa balancing. Scan slower
1499          */
1500         if (local + shared == 0) {
1501                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1502                         p->numa_scan_period << 1);
1503
1504                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1505                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1506
1507                 return;
1508         }
1509
1510         /*
1511          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1512          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1513          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1514          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1515          */
1516         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1517         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1518         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1519                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1520                 if (!slot)
1521                         slot = 1;
1522                 diff = slot * period_slot;
1523         } else {
1524                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1525
1526                 /*
1527                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1528                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1529                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1530                  * speaking the intent is that there is little point
1531                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1532                  * simply bounce migrations uselessly
1533                  */
1534                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1535                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1536         }
1537
1538         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1539                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1540         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1541 }
1542
1543 /*
1544  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1545  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1546  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1547  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1548  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1549  */
1550 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1551 {
1552         u64 runtime, delta, now;
1553         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1554         now = p->se.exec_start;
1555         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1556
1557         if (p->last_task_numa_placement) {
1558                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1559                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1560         } else {
1561                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1562                 *period = p->se.avg.runnable_avg_period;
1563         }
1564
1565         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1566         p->last_task_numa_placement = now;
1567
1568         return delta;
1569 }
1570
1571 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1572 {
1573         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1574         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1575         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1576         unsigned long total_faults;
1577         u64 runtime, period;
1578         spinlock_t *group_lock = NULL;
1579
1580         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1581         if (p->numa_scan_seq == seq)
1582                 return;
1583         p->numa_scan_seq = seq;
1584         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1585
1586         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1587                        p->numa_faults_locality[1];
1588         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1589
1590         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1591         if (p->numa_group) {
1592                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1593                 spin_lock_irq(group_lock);
1594         }
1595
1596         /* Find the node with the highest number of faults */
1597         for_each_online_node(nid) {
1598                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1599                 int priv, i;
1600
1601                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1602                         long diff, f_diff, f_weight;
1603
1604                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1605
1606                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1607                         diff = p->numa_faults_buffer_memory[i] - p->numa_faults_memory[i] / 2;
1608                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer_memory[i];
1609                         p->numa_faults_buffer_memory[i] = 0;
1610
1611                         /*
1612                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1613                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1614                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1615                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1616                          * faults are less important.
1617                          */
1618                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1619                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults_buffer_cpu[i]) /
1620                                    (total_faults + 1);
1621                         f_diff = f_weight - p->numa_faults_cpu[i] / 2;
1622                         p->numa_faults_buffer_cpu[i] = 0;
1623
1624                         p->numa_faults_memory[i] += diff;
1625                         p->numa_faults_cpu[i] += f_diff;
1626                         faults += p->numa_faults_memory[i];
1627                         p->total_numa_faults += diff;
1628                         if (p->numa_group) {
1629                                 /* safe because we can only change our own group */
1630                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1631                                 p->numa_group->faults_cpu[i] += f_diff;
1632                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1633                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1634                         }
1635                 }
1636
1637                 if (faults > max_faults) {
1638                         max_faults = faults;
1639                         max_nid = nid;
1640                 }
1641
1642                 if (group_faults > max_group_faults) {
1643                         max_group_faults = group_faults;
1644                         max_group_nid = nid;
1645                 }
1646         }
1647
1648         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1649
1650         if (p->numa_group) {
1651                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1652                 spin_unlock_irq(group_lock);
1653                 max_nid = max_group_nid;
1654         }
1655
1656         if (max_faults) {
1657                 /* Set the new preferred node */
1658                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1659                         sched_setnuma(p, max_nid);
1660
1661                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1662                         numa_migrate_preferred(p);
1663         }
1664 }
1665
1666 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1667 {
1668         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1669 }
1670
1671 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1672 {
1673         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1674                 kfree_rcu(grp, rcu);
1675 }
1676
1677 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1678                         int *priv)
1679 {
1680         struct numa_group *grp, *my_grp;
1681         struct task_struct *tsk;
1682         bool join = false;
1683         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1684         int i;
1685
1686         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1687                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1688                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1689
1690                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1691                 if (!grp)
1692                         return;
1693
1694                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1695                 spin_lock_init(&grp->lock);
1696                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1697                 grp->gid = p->pid;
1698                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1699                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1700                                                 nr_node_ids;
1701
1702                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1703
1704                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1705                         grp->faults[i] = p->numa_faults_memory[i];
1706
1707                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1708
1709                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1710                 grp->nr_tasks++;
1711                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1712         }
1713
1714         rcu_read_lock();
1715         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1716
1717         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1718                 goto no_join;
1719
1720         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1721         if (!grp)
1722                 goto no_join;
1723
1724         my_grp = p->numa_group;
1725         if (grp == my_grp)
1726                 goto no_join;
1727
1728         /*
1729          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1730          * the other task will join us.
1731          */
1732         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1733                 goto no_join;
1734
1735         /*
1736          * Tie-break on the grp address.
1737          */
1738         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1739                 goto no_join;
1740
1741         /* Always join threads in the same process. */
1742         if (tsk->mm == current->mm)
1743                 join = true;
1744
1745         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1746         if (flags & TNF_SHARED)
1747                 join = true;
1748
1749         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1750         *priv = !join;
1751
1752         if (join && !get_numa_group(grp))
1753                 goto no_join;
1754
1755         rcu_read_unlock();
1756
1757         if (!join)
1758                 return;
1759
1760         BUG_ON(irqs_disabled());
1761         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1762
1763         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1764                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1765                 grp->faults[i] += p->numa_faults_memory[i];
1766         }
1767         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1768         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1769
1770         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1771         my_grp->nr_tasks--;
1772         grp->nr_tasks++;
1773
1774         spin_unlock(&my_grp->lock);
1775         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1776
1777         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1778
1779         put_numa_group(my_grp);
1780         return;
1781
1782 no_join:
1783         rcu_read_unlock();
1784         return;
1785 }
1786
1787 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1788 {
1789         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1790         void *numa_faults = p->numa_faults_memory;
1791         unsigned long flags;
1792         int i;
1793
1794         if (grp) {
1795                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
1796                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1797                         grp->faults[i] -= p->numa_faults_memory[i];
1798                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1799
1800                 list_del(&p->numa_entry);
1801                 grp->nr_tasks--;
1802                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
1803                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
1804                 put_numa_group(grp);
1805         }
1806
1807         p->numa_faults_memory = NULL;
1808         p->numa_faults_buffer_memory = NULL;
1809         p->numa_faults_cpu= NULL;
1810         p->numa_faults_buffer_cpu = NULL;
1811         kfree(numa_faults);
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1816  */
1817 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
1818 {
1819         struct task_struct *p = current;
1820         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1821         int cpu_node = task_node(current);
1822         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
1823         int priv;
1824
1825         if (!numabalancing_enabled)
1826                 return;
1827
1828         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1829         if (!p->mm)
1830                 return;
1831
1832         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1833         if (unlikely(!p->numa_faults_memory)) {
1834                 int size = sizeof(*p->numa_faults_memory) *
1835                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
1836
1837                 p->numa_faults_memory = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1838                 if (!p->numa_faults_memory)
1839                         return;
1840
1841                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer_memory);
1842                 /*
1843                  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1844                  * occupy the first half of the array. The second half of the
1845                  * array is for current counters, which are averaged into the
1846                  * first set by task_numa_placement.
1847                  */
1848                 p->numa_faults_cpu = p->numa_faults_memory + (2 * nr_node_ids);
1849                 p->numa_faults_buffer_memory = p->numa_faults_memory + (4 * nr_node_ids);
1850                 p->numa_faults_buffer_cpu = p->numa_faults_memory + (6 * nr_node_ids);
1851                 p->total_numa_faults = 0;
1852                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1853         }
1854
1855         /*
1856          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1857          * to be private if the accessing pid has not changed
1858          */
1859         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1860                 priv = 1;
1861         } else {
1862                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1863                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1864                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1865         }
1866
1867         /*
1868          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
1869          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
1870          * actively using should be counted as local. This allows the
1871          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
1872          */
1873         if (!priv && !local && p->numa_group &&
1874                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
1875                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
1876                 local = 1;
1877
1878         task_numa_placement(p);
1879
1880         /*
1881          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1882          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1883          */
1884         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1885                 numa_migrate_preferred(p);
1886
1887         if (migrated)
1888                 p->numa_pages_migrated += pages;
1889
1890         p->numa_faults_buffer_memory[task_faults_idx(mem_node, priv)] += pages;
1891         p->numa_faults_buffer_cpu[task_faults_idx(cpu_node, priv)] += pages;
1892         p->numa_faults_locality[local] += pages;
1893 }
1894
1895 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1896 {
1897         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1898         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1899 }
1900
1901 /*
1902  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1903  * Triggered from task_tick_numa().
1904  */
1905 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1906 {
1907         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1908         struct task_struct *p = current;
1909         struct mm_struct *mm = p->mm;
1910         struct vm_area_struct *vma;
1911         unsigned long start, end;
1912         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1913         long pages;
1914
1915         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1916
1917         work->next = work; /* protect against double add */
1918         /*
1919          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1920          *
1921          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1922          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1923          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1924          * work.
1925          */
1926         if (p->flags & PF_EXITING)
1927                 return;
1928
1929         if (!mm->numa_next_scan) {
1930                 mm->numa_next_scan = now +
1931                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1932         }
1933
1934         /*
1935          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1936          */
1937         migrate = mm->numa_next_scan;
1938         if (time_before(now, migrate))
1939                 return;
1940
1941         if (p->numa_scan_period == 0) {
1942                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1943                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1944         }
1945
1946         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1947         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1948                 return;
1949
1950         /*
1951          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1952          * the next time around.
1953          */
1954         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1955
1956         start = mm->numa_scan_offset;
1957         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1958         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1959         if (!pages)
1960                 return;
1961
1962         down_read(&mm->mmap_sem);
1963         vma = find_vma(mm, start);
1964         if (!vma) {
1965                 reset_ptenuma_scan(p);
1966                 start = 0;
1967                 vma = mm->mmap;
1968         }
1969         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1970                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma))
1971                         continue;
1972
1973                 /*
1974                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1975                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1976                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1977                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1978                  */
1979                 if (!vma->vm_mm ||
1980                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1981                         continue;
1982
1983                 /*
1984                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
1985                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
1986                  */
1987                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
1988                         continue;
1989
1990                 do {
1991                         start = max(start, vma->vm_start);
1992                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1993                         end = min(end, vma->vm_end);
1994                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1995
1996                         /*
1997                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1998                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1999                          * address space is quickly skipped.
2000                          */
2001                         if (nr_pte_updates)
2002                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2003
2004                         start = end;
2005                         if (pages <= 0)
2006                                 goto out;
2007
2008                         cond_resched();
2009                 } while (end != vma->vm_end);
2010         }
2011
2012 out:
2013         /*
2014          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2015          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2016          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2017          * scanner to the start so check it now.
2018          */
2019         if (vma)
2020                 mm->numa_scan_offset = start;
2021         else
2022                 reset_ptenuma_scan(p);
2023         up_read(&mm->mmap_sem);
2024 }
2025
2026 /*
2027  * Drive the periodic memory faults..
2028  */
2029 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2030 {
2031         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2032         u64 period, now;
2033
2034         /*
2035          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2036          */
2037         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2038                 return;
2039
2040         /*
2041          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2042          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2043          * task needs to have done some actual work before we bother with
2044          * NUMA placement.
2045          */
2046         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2047         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2048
2049         if (now - curr->node_stamp > period) {
2050                 if (!curr->node_stamp)
2051                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2052                 curr->node_stamp += period;
2053
2054                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2055                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2056                         task_work_add(curr, work, true);
2057                 }
2058         }
2059 }
2060 #else
2061 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2062 {
2063 }
2064
2065 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2066 {
2067 }
2068
2069 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2070 {
2071 }
2072 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2073
2074 static void
2075 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2076 {
2077         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2078         if (!parent_entity(se))
2079                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2080 #ifdef CONFIG_SMP
2081         if (entity_is_task(se)) {
2082                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2083
2084                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2085                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2086         }
2087 #endif
2088         cfs_rq->nr_running++;
2089 }
2090
2091 static void
2092 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2093 {
2094         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2095         if (!parent_entity(se))
2096                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2097         if (entity_is_task(se)) {
2098                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2099                 list_del_init(&se->group_node);
2100         }
2101         cfs_rq->nr_running--;
2102 }
2103
2104 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2105 # ifdef CONFIG_SMP
2106 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2107 {
2108         long tg_weight;
2109
2110         /*
2111          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2112          * to gain a more accurate current total weight. See
2113          * update_cfs_rq_load_contribution().
2114          */
2115         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2116         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2117         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2118
2119         return tg_weight;
2120 }
2121
2122 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2123 {
2124         long tg_weight, load, shares;
2125
2126         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2127         load = cfs_rq->load.weight;
2128
2129         shares = (tg->shares * load);
2130         if (tg_weight)
2131                 shares /= tg_weight;
2132
2133         if (shares < MIN_SHARES)
2134                 shares = MIN_SHARES;
2135         if (shares > tg->shares)
2136                 shares = tg->shares;
2137
2138         return shares;
2139 }
2140 # else /* CONFIG_SMP */
2141 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2142 {
2143         return tg->shares;
2144 }
2145 # endif /* CONFIG_SMP */
2146 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2147                             unsigned long weight)
2148 {
2149         if (se->on_rq) {
2150                 /* commit outstanding execution time */
2151                 if (cfs_rq->curr == se)
2152                         update_curr(cfs_rq);
2153                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2154         }
2155
2156         update_load_set(&se->load, weight);
2157
2158         if (se->on_rq)
2159                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2160 }
2161
2162 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2163
2164 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2165 {
2166         struct task_group *tg;
2167         struct sched_entity *se;
2168         long shares;
2169
2170         tg = cfs_rq->tg;
2171         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2172         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2173                 return;
2174 #ifndef CONFIG_SMP
2175         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2176                 return;
2177 #endif
2178         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2179
2180         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2181 }
2182 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2183 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2184 {
2185 }
2186 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2187
2188 #ifdef CONFIG_SMP
2189 /*
2190  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2191  * Note: The tables below are dependent on this value.
2192  */
2193 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2194 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2195 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2196
2197 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2198 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2199         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2200         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2201         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2202         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2203         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2204         0x85aac367, 0x82cd8698,
2205 };
2206
2207 /*
2208  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2209  * over-estimates when re-combining.
2210  */
2211 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2212             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2213          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2214         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2215 };
2216
2217 /*
2218  * Approximate:
2219  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2220  */
2221 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2222 {
2223         unsigned int local_n;
2224
2225         if (!n)
2226                 return val;
2227         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2228                 return 0;
2229
2230         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2231         local_n = n;
2232
2233         /*
2234          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2235          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2236          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2237          *
2238          * To achieve constant time decay_load.
2239          */
2240         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2241                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2242                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2243         }
2244
2245         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2246         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2247         return val >> 32;
2248 }
2249
2250 /*
2251  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2252  * average will be: \Sum 1024*y^n
2253  *
2254  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2255  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2256  */
2257 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2258 {
2259         u32 contrib = 0;
2260
2261         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2262                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2263         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2264                 return LOAD_AVG_MAX;
2265
2266         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2267         do {
2268                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2269                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2270
2271                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2272         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2273
2274         contrib = decay_load(contrib, n);
2275         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2276 }
2277
2278 /*
2279  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2280  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2281  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2282  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2283  *
2284  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2285  *      p0            p1           p2
2286  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2287  *
2288  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2289  *
2290  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2291  * following representation of historical load:
2292  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2293  *
2294  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2295  *   y^32 = 0.5
2296  *
2297  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2298  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2299  * (u_0).
2300  *
2301  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2302  * sum again by y is sufficient to update:
2303  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2304  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2305  */
2306 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2307                                                         struct sched_avg *sa,
2308                                                         int runnable)
2309 {
2310         u64 delta, periods;
2311         u32 runnable_contrib;
2312         int delta_w, decayed = 0;
2313
2314         delta = now - sa->last_runnable_update;
2315         /*
2316          * This should only happen when time goes backwards, which it
2317          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2318          */
2319         if ((s64)delta < 0) {
2320                 sa->last_runnable_update = now;
2321                 return 0;
2322         }
2323
2324         /*
2325          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2326          * approximation of 1us and fast to compute.
2327          */
2328         delta >>= 10;
2329         if (!delta)
2330                 return 0;
2331         sa->last_runnable_update = now;
2332
2333         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2334         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2335         if (delta + delta_w >= 1024) {
2336                 /* period roll-over */
2337                 decayed = 1;
2338
2339                 /*
2340                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2341                  * out how much from delta we need to complete the current
2342                  * period and accrue it.
2343                  */
2344                 delta_w = 1024 - delta_w;
2345                 if (runnable)
2346                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2347                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2348
2349                 delta -= delta_w;
2350
2351                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2352                 periods = delta / 1024;
2353                 delta %= 1024;
2354
2355                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2356                                                   periods + 1);
2357                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2358                                                      periods + 1);
2359
2360                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2361                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2362                 if (runnable)
2363                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2364                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2365         }
2366
2367         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2368         if (runnable)
2369                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2370         sa->runnable_avg_period += delta;
2371
2372         return decayed;
2373 }
2374
2375 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2376 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2377 {
2378         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2379         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2380
2381         decays -= se->avg.decay_count;
2382         if (!decays)
2383                 return 0;
2384
2385         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2386         se->avg.decay_count = 0;
2387
2388         return decays;
2389 }
2390
2391 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2392 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2393                                                  int force_update)
2394 {
2395         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2396         long tg_contrib;
2397
2398         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2399         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2400
2401         if (!tg_contrib)
2402                 return;
2403
2404         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2405                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2406                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2407         }
2408 }
2409
2410 /*
2411  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2412  * representation for computing load contributions.
2413  */
2414 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2415                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2416 {
2417         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2418         long contrib;
2419
2420         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2421         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2422                           sa->runnable_avg_period + 1);
2423         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2424
2425         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2426                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2427                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2428         }
2429 }
2430
2431 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2432 {
2433         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2434         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2435         int runnable_avg;
2436
2437         u64 contrib;
2438
2439         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2440         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2441                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2442
2443         /*
2444          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2445          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2446          * load as a task of equal weight.
2447          *
2448          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2449          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2450          * lower-bound on the true value.
2451          *
2452          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2453          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2454          * understating by the aggregate of their overlap.
2455          *
2456          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2457          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2458          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2459          *
2460          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2461          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2462          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2463          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2464          * our upper bound of 1-cpu.
2465          */
2466         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2467         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2468                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2469                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2470         }
2471 }
2472
2473 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2474 {
2475         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2476         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2477 }
2478 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2479 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2480                                                  int force_update) {}
2481 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2482                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2483 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2484 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2485 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2486
2487 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2488 {
2489         u32 contrib;
2490
2491         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2492         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2493         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2494         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2495 }
2496
2497 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2498 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2499 {
2500         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2501
2502         if (entity_is_task(se)) {
2503                 __update_task_entity_contrib(se);
2504         } else {
2505                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2506                 __update_group_entity_contrib(se);
2507         }
2508
2509         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2510 }
2511
2512 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2513                                                  long load_contrib)
2514 {
2515         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2516                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2517         else
2518                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2519 }
2520
2521 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2522
2523 /* Update a sched_entity's runnable average */
2524 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2525                                           int update_cfs_rq)
2526 {
2527         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2528         long contrib_delta;
2529         u64 now;
2530
2531         /*
2532          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2533          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2534          */
2535         if (entity_is_task(se))
2536                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2537         else
2538                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2539
2540         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2541                 return;
2542
2543         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2544
2545         if (!update_cfs_rq)
2546                 return;
2547
2548         if (se->on_rq)
2549                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2550         else
2551                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2552 }
2553
2554 /*
2555  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2556  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2557  */
2558 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2559 {
2560         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2561         u64 decays;
2562
2563         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2564         if (!decays && !force_update)
2565                 return;
2566
2567         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2568                 unsigned long removed_load;
2569                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2570                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2571         }
2572
2573         if (decays) {
2574                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2575                                                       decays);
2576                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2577                 cfs_rq->last_decay = now;
2578         }
2579
2580         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2581 }
2582
2583 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2584 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2585                                                   struct sched_entity *se,
2586                                                   int wakeup)
2587 {
2588         /*
2589          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2590          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2591          * accumulated while sleeping.
2592          *
2593          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2594          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2595          * constructed load_avg_contrib.
2596          */
2597         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2598                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2599                 if (se->avg.decay_count) {
2600                         /*
2601                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2602                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2603                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2604                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2605                          * approximate this using our carried decays, which are
2606                          * explicitly atomically readable.
2607                          */
2608                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2609                                                         << 20;
2610                         update_entity_load_avg(se, 0);
2611                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2612                         se->avg.decay_count = 0;
2613                 }
2614                 wakeup = 0;
2615         } else {
2616                 __synchronize_entity_decay(se);
2617         }
2618
2619         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2620         if (wakeup) {
2621                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2622                 update_entity_load_avg(se, 0);
2623         }
2624
2625         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2626         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2627         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2628 }
2629
2630 /*
2631  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2632  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2633  * blocked_load_avg.
2634  */
2635 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2636                                                   struct sched_entity *se,
2637                                                   int sleep)
2638 {
2639         update_entity_load_avg(se, 1);
2640         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2641         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2642
2643         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2644         if (sleep) {
2645                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2646                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2647         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2648 }
2649
2650 /*
2651  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2652  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2653  * be the only way to update the runnable statistic.
2654  */
2655 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2656 {
2657         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2658 }
2659
2660 /*
2661  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2662  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2663  * be the only way to update the runnable statistic.
2664  */
2665 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2666 {
2667         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2668 }
2669
2670 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2671
2672 #else /* CONFIG_SMP */
2673
2674 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2675                                           int update_cfs_rq) {}
2676 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2677 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2678                                            struct sched_entity *se,
2679                                            int wakeup) {}
2680 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2681                                            struct sched_entity *se,
2682                                            int sleep) {}
2683 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2684                                               int force_update) {}
2685
2686 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2687 {
2688         return 0;
2689 }
2690
2691 #endif /* CONFIG_SMP */
2692
2693 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2694 {
2695 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2696         struct task_struct *tsk = NULL;
2697
2698         if (entity_is_task(se))
2699                 tsk = task_of(se);
2700
2701         if (se->statistics.sleep_start) {
2702                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2703
2704                 if ((s64)delta < 0)
2705                         delta = 0;
2706
2707                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2708                         se->statistics.sleep_max = delta;
2709
2710                 se->statistics.sleep_start = 0;
2711                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2712
2713                 if (tsk) {
2714                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2715                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2716                 }
2717         }
2718         if (se->statistics.block_start) {
2719                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2720
2721                 if ((s64)delta < 0)
2722                         delta = 0;
2723
2724                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2725                         se->statistics.block_max = delta;
2726
2727                 se->statistics.block_start = 0;
2728                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2729
2730                 if (tsk) {
2731                         if (tsk->in_iowait) {
2732                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2733                                 se->statistics.iowait_count++;
2734                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2735                         }
2736
2737                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2738
2739                         /*
2740                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2741                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2742                          * amount of time that the task spent sleeping:
2743                          */
2744                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2745                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2746                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2747                                                 delta >> 20);
2748                         }
2749                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2750                 }
2751         }
2752 #endif
2753 }
2754
2755 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2756 {
2757 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2758         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2759
2760         if (d < 0)
2761                 d = -d;
2762
2763         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2764                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2765 #endif
2766 }
2767
2768 static void
2769 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2770 {
2771         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2772
2773         /*
2774          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2775          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2776          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2777          * stays open at the end.
2778          */
2779         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2780                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2781
2782         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2783         if (!initial) {
2784                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2785
2786                 /*
2787                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2788                  * for a gentler effect of sleepers:
2789                  */
2790                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2791                         thresh >>= 1;
2792
2793                 vruntime -= thresh;
2794         }
2795
2796         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2797         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2798 }
2799
2800 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2801
2802 static void
2803 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2804 {
2805         /*
2806          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2807          * through calling update_curr().
2808          */
2809         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2810                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2811
2812         /*
2813          * Update run-time statistics of the 'current'.
2814          */
2815         update_curr(cfs_rq);
2816         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2817         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2818         update_cfs_shares(cfs_rq);
2819
2820         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2821                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2822                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2823         }
2824
2825         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2826         check_spread(cfs_rq, se);
2827         if (se != cfs_rq->curr)
2828                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2829         se->on_rq = 1;
2830
2831         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2832                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2833                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2834         }
2835 }
2836
2837 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2838 {
2839         for_each_sched_entity(se) {
2840                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2841                 if (cfs_rq->last != se)
2842                         break;
2843
2844                 cfs_rq->last = NULL;
2845         }
2846 }
2847
2848 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2849 {
2850         for_each_sched_entity(se) {
2851                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2852                 if (cfs_rq->next != se)
2853                         break;
2854
2855                 cfs_rq->next = NULL;
2856         }
2857 }
2858
2859 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2860 {
2861         for_each_sched_entity(se) {
2862                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2863                 if (cfs_rq->skip != se)
2864                         break;
2865
2866                 cfs_rq->skip = NULL;
2867         }
2868 }
2869
2870 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2871 {
2872         if (cfs_rq->last == se)
2873                 __clear_buddies_last(se);
2874
2875         if (cfs_rq->next == se)
2876                 __clear_buddies_next(se);
2877
2878         if (cfs_rq->skip == se)
2879                 __clear_buddies_skip(se);
2880 }
2881
2882 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2883
2884 static void
2885 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2886 {
2887         /*
2888          * Update run-time statistics of the 'current'.
2889          */
2890         update_curr(cfs_rq);
2891         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2892
2893         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2894         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2895 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2896                 if (entity_is_task(se)) {
2897                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2898
2899                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2900                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2901                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2902                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2903                 }
2904 #endif
2905         }
2906
2907         clear_buddies(cfs_rq, se);
2908
2909         if (se != cfs_rq->curr)
2910                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2911         se->on_rq = 0;
2912         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2913
2914         /*
2915          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2916          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2917          * movement in our normalized position.
2918          */
2919         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2920                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2921
2922         /* return excess runtime on last dequeue */
2923         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2924
2925         update_min_vruntime(cfs_rq);
2926         update_cfs_shares(cfs_rq);
2927 }
2928
2929 /*
2930  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2931  */
2932 static void
2933 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2934 {
2935         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2936         struct sched_entity *se;
2937         s64 delta;
2938
2939         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2940         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2941         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2942                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2943                 /*
2944                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2945                  * re-elected due to buddy favours.
2946                  */
2947                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2948                 return;
2949         }
2950
2951         /*
2952          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2953          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2954          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2955          */
2956         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2957                 return;
2958
2959         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2960         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2961
2962         if (delta < 0)
2963                 return;
2964
2965         if (delta > ideal_runtime)
2966                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
2967 }
2968
2969 static void
2970 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2971 {
2972         /* 'current' is not kept within the tree. */
2973         if (se->on_rq) {
2974                 /*
2975                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2976                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2977                  * runqueue.
2978                  */
2979                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2980                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2981         }
2982
2983         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2984         cfs_rq->curr = se;
2985 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2986         /*
2987          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2988          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2989          * when there are only lesser-weight tasks around):
2990          */
2991         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2992                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2993                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2994         }
2995 #endif
2996         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2997 }
2998
2999 static int
3000 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3001
3002 /*
3003  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3004  * 1) keep things fair between processes/task groups
3005  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3006  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3007  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3008  */
3009 static struct sched_entity *
3010 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3011 {
3012         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3013         struct sched_entity *se;
3014
3015         /*
3016          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3017          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3018          */
3019         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3020                 left = curr;
3021
3022         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3023
3024         /*
3025          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3026          * be done without getting too unfair.
3027          */
3028         if (cfs_rq->skip == se) {
3029                 struct sched_entity *second;
3030
3031                 if (se == curr) {
3032                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3033                 } else {
3034                         second = __pick_next_entity(se);
3035                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3036                                 second = curr;
3037                 }
3038
3039                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3040                         se = second;
3041         }
3042
3043         /*
3044          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3045          */
3046         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3047                 se = cfs_rq->last;
3048
3049         /*
3050          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3051          */
3052         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3053                 se = cfs_rq->next;
3054
3055         clear_buddies(cfs_rq, se);
3056
3057         return se;
3058 }
3059
3060 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3061
3062 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3063 {
3064         /*
3065          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3066          * was not called and update_curr() has to be done:
3067          */
3068         if (prev->on_rq)
3069                 update_curr(cfs_rq);
3070
3071         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3072         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3073
3074         check_spread(cfs_rq, prev);
3075         if (prev->on_rq) {
3076                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3077                 /* Put 'current' back into the tree. */
3078                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3079                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3080                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3081         }
3082         cfs_rq->curr = NULL;
3083 }
3084
3085 static void
3086 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3087 {
3088         /*
3089          * Update run-time statistics of the 'current'.
3090          */
3091         update_curr(cfs_rq);
3092
3093         /*
3094          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3095          */
3096         update_entity_load_avg(curr, 1);
3097         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3098         update_cfs_shares(cfs_rq);
3099
3100 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3101         /*
3102          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3103          * validating it and just reschedule.
3104          */
3105         if (queued) {
3106                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3107                 return;
3108         }
3109         /*
3110          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3111          */
3112         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3113                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3114                 return;
3115 #endif
3116
3117         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3118                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3119 }
3120
3121
3122 /**************************************************
3123  * CFS bandwidth control machinery
3124  */
3125
3126 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3127
3128 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3129 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3130
3131 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3132 {
3133         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3134 }
3135
3136 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3137 {
3138         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3139 }
3140
3141 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3142 {
3143         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3144 }
3145 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3146 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3147 {
3148         return true;
3149 }
3150
3151 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3152 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3153 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3154
3155 /*
3156  * default period for cfs group bandwidth.
3157  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3158  */
3159 static inline u64 default_cfs_period(void)
3160 {
3161         return 100000000ULL;
3162 }
3163
3164 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3165 {
3166         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3171  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3172  * additional synchronization around rq->lock.
3173  *
3174  * requires cfs_b->lock
3175  */
3176 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3177 {
3178         u64 now;
3179
3180         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3181                 return;
3182
3183         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3184         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3185         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3186 }
3187
3188 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3189 {
3190         return &tg->cfs_bandwidth;
3191 }
3192
3193 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3194 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3195 {
3196         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3197                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3198
3199         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3200 }
3201
3202 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3203 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3204 {
3205         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3206         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3207         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3208
3209         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3210         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3211
3212         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3213         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3214                 amount = min_amount;
3215         else {
3216                 /*
3217                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3218                  * period must have elapsed since the last consumption.
3219                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3220                  * active.
3221                  */
3222                 if (!cfs_b->timer_active) {
3223                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3224                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3225                 }
3226
3227                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3228                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3229                         cfs_b->runtime -= amount;
3230                         cfs_b->idle = 0;
3231                 }
3232         }
3233         expires = cfs_b->runtime_expires;
3234         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3235
3236         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3237         /*
3238          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3239          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3240          * issued.
3241          */
3242         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3243                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3244
3245         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3246 }
3247
3248 /*
3249  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3250  * fact that rq->clock snapshots this value.
3251  */
3252 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3253 {
3254         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3255
3256         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3257         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3258                 return;
3259
3260         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3261                 return;
3262
3263         /*
3264          * If the local deadline has passed we have to consider the
3265          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3266          * has not truly expired.
3267          *
3268          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3269          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3270          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3271          * exact equality, so a partial write will still work.
3272          */
3273
3274         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3275                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3276                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3277         } else {
3278                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3279                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3280         }
3281 }
3282
3283 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3284 {
3285         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3286         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3287         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3288
3289         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3290                 return;
3291
3292         /*
3293          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3294          * hierarchy can be throttled
3295          */
3296         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3297                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3298 }
3299
3300 static __always_inline
3301 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3302 {
3303         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3304                 return;
3305
3306         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3307 }
3308
3309 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3310 {
3311         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3312 }
3313
3314 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3315 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3316 {
3317         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3318 }
3319
3320 /*
3321  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3322  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3323  * load-balance operations.
3324  */
3325 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3326                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3327 {
3328         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3329
3330         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3331         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3332
3333         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3334                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3335 }
3336
3337 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3338 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3339 {
3340         struct rq *rq = data;
3341         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3342
3343         cfs_rq->throttle_count--;
3344 #ifdef CONFIG_SMP
3345         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3346                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3347                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3348                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3349         }
3350 #endif
3351
3352         return 0;
3353 }
3354
3355 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3356 {
3357         struct rq *rq = data;
3358         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3359
3360         /* group is entering throttled state, stop time */
3361         if (!cfs_rq->throttle_count)
3362                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3363         cfs_rq->throttle_count++;
3364
3365         return 0;
3366 }
3367
3368 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3369 {
3370         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3371         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3372         struct sched_entity *se;
3373         long task_delta, dequeue = 1;
3374
3375         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3376
3377         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3378         rcu_read_lock();
3379         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3380         rcu_read_unlock();
3381
3382         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3383         for_each_sched_entity(se) {
3384                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3385                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3386                 if (!se->on_rq)
3387                         break;
3388
3389                 if (dequeue)
3390                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3391                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3392
3393                 if (qcfs_rq->load.weight)
3394                         dequeue = 0;
3395         }
3396
3397         if (!se)
3398                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3399
3400         cfs_rq->throttled = 1;
3401         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3402         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3403         /*
3404          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3405          * distribute_cfs_runtime will not see us
3406          */
3407         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3408         if (!cfs_b->timer_active)
3409                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3410         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3411 }
3412
3413 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3414 {
3415         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3416         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3417         struct sched_entity *se;
3418         int enqueue = 1;
3419         long task_delta;
3420
3421         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3422
3423         cfs_rq->throttled = 0;
3424
3425         update_rq_clock(rq);
3426
3427         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3428         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3429         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3430         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3431
3432         /* update hierarchical throttle state */
3433         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3434
3435         if (!cfs_rq->load.weight)
3436                 return;
3437
3438         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3439         for_each_sched_entity(se) {
3440                 if (se->on_rq)
3441                         enqueue = 0;
3442
3443                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3444                 if (enqueue)
3445                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3446                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3447
3448                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3449                         break;
3450         }
3451
3452         if (!se)
3453                 add_nr_running(rq, task_delta);
3454
3455         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3456         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3457                 resched_curr(rq);
3458 }
3459
3460 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3461                 u64 remaining, u64 expires)
3462 {
3463         struct cfs_rq *cfs_rq;
3464         u64 runtime;
3465         u64 starting_runtime = remaining;
3466
3467         rcu_read_lock();
3468         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3469                                 throttled_list) {
3470                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3471
3472                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3473                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3474                         goto next;
3475
3476                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3477                 if (runtime > remaining)
3478                         runtime = remaining;
3479                 remaining -= runtime;
3480
3481                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3482                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3483
3484                 /* we check whether we're throttled above */
3485                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3486                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3487
3488 next:
3489                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3490
3491                 if (!remaining)
3492                         break;
3493         }
3494         rcu_read_unlock();
3495
3496         return starting_runtime - remaining;
3497 }
3498
3499 /*
3500  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3501  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3502  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3503  * used to track this state.
3504  */
3505 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3506 {
3507         u64 runtime, runtime_expires;
3508         int throttled;
3509
3510         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3511         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3512                 goto out_deactivate;
3513
3514         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3515         cfs_b->nr_periods += overrun;
3516
3517         /*
3518          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3519          * we're going inactive then everything else can be deferred
3520          */
3521         if (cfs_b->idle && !throttled)
3522                 goto out_deactivate;
3523
3524         /*
3525          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3526          * status as actually running, so that other cpus doing
3527          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3528          */
3529         cfs_b->timer_active = 1;
3530
3531         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3532
3533         if (!throttled) {
3534                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3535                 cfs_b->idle = 1;
3536                 return 0;
3537         }
3538
3539         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3540         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3541
3542         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3543
3544         /*
3545          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3546          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3547          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3548          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3549          * only by limited amounts in that extreme case.
3550          */
3551         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3552                 runtime = cfs_b->runtime;
3553                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3554                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3555                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3556                                                  runtime_expires);
3557                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3558
3559                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3560
3561                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3562         }
3563
3564         /*
3565          * While we are ensured activity in the period following an
3566          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3567          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3568          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3569          */
3570         cfs_b->idle = 0;
3571
3572         return 0;
3573
3574 out_deactivate:
3575         cfs_b->timer_active = 0;
3576         return 1;
3577 }
3578
3579 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3580 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3581 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3582 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3583 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3584 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3585
3586 /*
3587  * Are we near the end of the current quota period?
3588  *
3589  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3590  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3591  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3592  */
3593 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3594 {
3595         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3596         u64 remaining;
3597
3598         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3599         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3600                 return 1;
3601
3602         /* is a quota refresh about to occur? */
3603         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3604         if (remaining < min_expire)
3605                 return 1;
3606
3607         return 0;
3608 }
3609
3610 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3611 {
3612         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3613
3614         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3615         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3616                 return;
3617
3618         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3619                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3620 }
3621
3622 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3623 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3624 {
3625         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3626         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3627
3628         if (slack_runtime <= 0)
3629                 return;
3630
3631         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3632         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3633             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3634                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3635
3636                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3637                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3638                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3639                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3640         }
3641         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3642
3643         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3644         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3645 }
3646
3647 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3648 {
3649         if (!cfs_bandwidth_used())
3650                 return;
3651
3652         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3653                 return;
3654
3655         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3656 }
3657
3658 /*
3659  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3660  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3661  */
3662 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3663 {
3664         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3665         u64 expires;
3666
3667         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3668         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3669         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3670                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3671                 return;
3672         }
3673
3674         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3675                 runtime = cfs_b->runtime;
3676
3677         expires = cfs_b->runtime_expires;
3678         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3679
3680         if (!runtime)
3681                 return;
3682
3683         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3684
3685         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3686         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3687                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3688         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3689 }
3690
3691 /*
3692  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3693  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3694  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3695  */
3696 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3697 {
3698         if (!cfs_bandwidth_used())
3699                 return;
3700
3701         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3702         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3703                 return;
3704
3705         /* ensure the group is not already throttled */
3706         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3707                 return;
3708
3709         /* update runtime allocation */
3710         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3711         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3712                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3713 }
3714
3715 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3716 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3717 {
3718         if (!cfs_bandwidth_used())
3719                 return false;
3720
3721         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3722                 return false;
3723
3724         /*
3725          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3726          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3727          */
3728         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3729                 return true;
3730
3731         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3732         return true;
3733 }
3734
3735 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3736 {
3737         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3738                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3739         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3740
3741         return HRTIMER_NORESTART;
3742 }
3743
3744 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3745 {
3746         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3747                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3748         ktime_t now;
3749         int overrun;
3750         int idle = 0;
3751
3752         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3753         for (;;) {
3754                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3755                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3756
3757                 if (!overrun)
3758                         break;
3759
3760                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3761         }
3762         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3763
3764         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3765 }
3766
3767 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3768 {
3769         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3770         cfs_b->runtime = 0;
3771         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3772         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3773
3774         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3775         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3776         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3777         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3778         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3779 }
3780
3781 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3782 {
3783         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3784         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3785 }
3786
3787 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3788 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
3789 {
3790         /*
3791          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3792          * period or because we're racing with the tear-down path
3793          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3794          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3795          */
3796         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3797                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3798                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3799                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3800                 cpu_relax();
3801                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3802                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3803                 if (!force && cfs_b->timer_active)
3804                         return;
3805         }
3806
3807         cfs_b->timer_active = 1;
3808         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3809 }
3810
3811 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3812 {
3813         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3814         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3815 }
3816
3817 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
3818 {
3819         struct cfs_rq *cfs_rq;
3820
3821         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3822                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
3823
3824                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3825                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
3826                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3827         }
3828 }
3829
3830 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3831 {
3832         struct cfs_rq *cfs_rq;
3833
3834         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3835                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3836                         continue;
3837
3838                 /*
3839                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3840                  * there's some valid quota amount
3841                  */
3842                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
3843                 /*
3844                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
3845                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
3846                  */
3847                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3848
3849                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3850                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3851         }
3852 }
3853
3854 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3855 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3856 {
3857         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3858 }
3859
3860 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3861 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
3862 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3863 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3864
3865 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3866 {
3867         return 0;
3868 }
3869
3870 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         return 0;
3873 }
3874
3875 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3876                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3877 {
3878         return 0;
3879 }
3880
3881 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3882
3883 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3884 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3885 #endif
3886
3887 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3888 {
3889         return NULL;
3890 }
3891 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3892 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
3893 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3894
3895 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3896
3897 /**************************************************
3898  * CFS operations on tasks:
3899  */
3900
3901 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3902 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3903 {
3904         struct sched_entity *se = &p->se;
3905         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3906
3907         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3908
3909         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3910                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3911                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3912                 s64 delta = slice - ran;
3913
3914                 if (delta < 0) {
3915                         if (rq->curr == p)
3916                                 resched_curr(rq);
3917                         return;
3918                 }
3919                 hrtick_start(rq, delta);
3920         }
3921 }
3922
3923 /*
3924  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3925  * current task is from our class and nr_running is low enough
3926  * to matter.
3927  */
3928 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3929 {
3930         struct task_struct *curr = rq->curr;
3931
3932         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3933                 return;
3934
3935         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3936                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3937 }
3938 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3939 static inline void
3940 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3941 {
3942 }
3943
3944 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3945 {
3946 }
3947 #endif
3948
3949 /*
3950  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3951  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3952  * then put the task into the rbtree:
3953  */
3954 static void
3955 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3956 {
3957         struct cfs_rq *cfs_rq;
3958         struct sched_entity *se = &p->se;
3959
3960         for_each_sched_entity(se) {
3961                 if (se->on_rq)
3962                         break;
3963                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3964                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3965
3966                 /*
3967                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3968                  *
3969                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3970                  * post the final h_nr_running increment below.
3971                 */
3972                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3973                         break;
3974                 cfs_rq->h_nr_running++;
3975
3976                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3977         }
3978
3979         for_each_sched_entity(se) {
3980                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3981                 cfs_rq->h_nr_running++;
3982
3983                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3984                         break;
3985
3986                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3987                 update_entity_load_avg(se, 1);
3988         }
3989
3990         if (!se) {
3991                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3992                 add_nr_running(rq, 1);
3993         }
3994         hrtick_update(rq);
3995 }
3996
3997 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3998
3999 /*
4000  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4001  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4002  * update the fair scheduling stats:
4003  */
4004 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4005 {
4006         struct cfs_rq *cfs_rq;
4007         struct sched_entity *se = &p->se;
4008         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4009
4010         for_each_sched_entity(se) {
4011                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4012                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4013
4014                 /*
4015                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4016                  *
4017                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4018                  * post the final h_nr_running decrement below.
4019                 */
4020                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4021                         break;
4022                 cfs_rq->h_nr_running--;
4023
4024                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4025                 if (cfs_rq->load.weight) {
4026                         /*
4027                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4028                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4029                          */
4030                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4031                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4032
4033                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4034                         se = parent_entity(se);
4035                         break;
4036                 }
4037                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4038         }
4039
4040         for_each_sched_entity(se) {
4041                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4042                 cfs_rq->h_nr_running--;
4043
4044                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4045                         break;
4046
4047                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4048                 update_entity_load_avg(se, 1);
4049         }
4050
4051         if (!se) {
4052                 sub_nr_running(rq, 1);
4053                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4054         }
4055         hrtick_update(rq);
4056 }
4057
4058 #ifdef CONFIG_SMP
4059 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4060 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4061 {
4062         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4063 }
4064
4065 /*
4066  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4067  * according to the scheduling class and "nice" value.
4068  *
4069  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4070  * balance conservatively.
4071  */
4072 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4073 {
4074         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4075         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4076
4077         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4078                 return total;
4079
4080         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4081 }
4082
4083 /*
4084  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4085  * according to the scheduling class and "nice" value.
4086  */
4087 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4088 {
4089         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4090         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4091
4092         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4093                 return total;
4094
4095         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4096 }
4097
4098 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4099 {
4100         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4101 }
4102
4103 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4104 {
4105         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4106         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4107         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4108
4109         if (nr_running)
4110                 return load_avg / nr_running;
4111
4112         return 0;
4113 }
4114
4115 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4116 {
4117         /*
4118          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4119          * about the boundary, really active task won't care
4120          * about the loss.
4121          */
4122         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4123                 current->wakee_flips >>= 1;
4124                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4125         }
4126
4127         if (current->last_wakee != p) {
4128                 current->last_wakee = p;
4129                 current->wakee_flips++;
4130         }
4131 }
4132
4133 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4134 {
4135         struct sched_entity *se = &p->se;
4136         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4137         u64 min_vruntime;
4138
4139 #ifndef CONFIG_64BIT
4140         u64 min_vruntime_copy;
4141
4142         do {
4143                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4144                 smp_rmb();
4145                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4146         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4147 #else
4148         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4149 #endif
4150
4151         se->vruntime -= min_vruntime;
4152         record_wakee(p);
4153 }
4154
4155 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4156 /*
4157  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4158  *
4159  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4160  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4161  * can calculate the shift in shares.
4162  *
4163  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4164  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4165  * total group weight.
4166  *
4167  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4168  * distribution (s_i) using:
4169  *
4170  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4171  *
4172  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4173  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4174  * shares distribution (s_i):
4175  *
4176  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4177  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4178  *
4179  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4180  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4181  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4182  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4183  *
4184  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4185  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4186  *
4187  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4188  *
4189  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4190  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4191  * weight and shares distributions like:
4192  *
4193  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4194  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4195  *
4196  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4197  *
4198  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4199  *
4200  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4201  *
4202  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4203  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4204  * 4/7) times the weight of the group.
4205  */
4206 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4207 {
4208         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4209
4210         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4211                 return wl;
4212
4213         for_each_sched_entity(se) {
4214                 long w, W;
4215
4216                 tg = se->my_q->tg;
4217
4218                 /*
4219                  * W = @wg + \Sum rw_j
4220                  */
4221                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4222
4223                 /*
4224                  * w = rw_i + @wl
4225                  */
4226                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4227
4228                 /*
4229                  * wl = S * s'_i; see (2)
4230                  */
4231                 if (W > 0 && w < W)
4232                         wl = (w * tg->shares) / W;
4233                 else
4234                         wl = tg->shares;
4235
4236                 /*
4237                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4238                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4239                  * calc_cfs_shares().
4240                  */
4241                 if (wl < MIN_SHARES)
4242                         wl = MIN_SHARES;
4243
4244                 /*
4245                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4246                  */
4247                 wl -= se->load.weight;
4248
4249                 /*
4250                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4251                  * the final effective load change on the root group. Since
4252                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4253                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4254                  * resulting from this level per the above.
4255                  */
4256                 wg = 0;
4257         }
4258
4259         return wl;
4260 }
4261 #else
4262
4263 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4264 {
4265         return wl;
4266 }
4267
4268 #endif
4269
4270 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4271 {
4272         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4273
4274         /*
4275          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4276          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4277          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4278          */
4279         if (p->wakee_flips > factor) {
4280                 /*
4281                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4282                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4283                  * it alone.
4284                  */
4285                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4286                         return 1;
4287         }
4288
4289         return 0;
4290 }
4291
4292 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4293 {
4294         s64 this_load, load;
4295         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4296         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4297         struct task_group *tg;
4298         unsigned long weight;
4299         int balanced;
4300
4301         /*
4302          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4303          * ourselves around too much.
4304          */
4305         if (wake_wide(p))
4306                 return 0;
4307
4308         idx       = sd->wake_idx;
4309         this_cpu  = smp_processor_id();
4310         prev_cpu  = task_cpu(p);
4311         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4312         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4313
4314         /*
4315          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4316          * effect of the currently running task from the load
4317          * of the current CPU:
4318          */
4319         if (sync) {
4320                 tg = task_group(current);
4321                 weight = current->se.load.weight;
4322
4323                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4324                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4325         }
4326
4327         tg = task_group(p);
4328         weight = p->se.load.weight;
4329
4330         /*
4331          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4332          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4333          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4334          * about that, so that's good too.
4335          *
4336          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4337          * task to be woken on this_cpu.
4338          */
4339         this_eff_load = 100;
4340         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4341
4342         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4343         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4344
4345         if (this_load > 0) {
4346                 this_eff_load *= this_load +
4347                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4348
4349                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4350         }
4351
4352         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4353
4354         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4355
4356         if (!balanced)
4357                 return 0;
4358
4359         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4360         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4361
4362         return 1;
4363 }
4364
4365 /*
4366  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4367  * domain.
4368  */
4369 static struct sched_group *
4370 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4371                   int this_cpu, int sd_flag)
4372 {
4373         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4374         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4375         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4376         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4377
4378         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4379                 load_idx = sd->wake_idx;
4380
4381         do {
4382                 unsigned long load, avg_load;
4383                 int local_group;
4384                 int i;
4385
4386                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4387                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4388                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4389                         continue;
4390
4391                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4392                                                sched_group_cpus(group));
4393
4394                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4395                 avg_load = 0;
4396
4397                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4398                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4399                         if (local_group)
4400                                 load = source_load(i, load_idx);
4401                         else
4402                                 load = target_load(i, load_idx);
4403
4404                         avg_load += load;
4405                 }
4406
4407                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4408                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4409
4410                 if (local_group) {
4411                         this_load = avg_load;
4412                 } else if (avg_load < min_load) {
4413                         min_load = avg_load;
4414                         idlest = group;
4415                 }
4416         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4417
4418         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4419                 return NULL;
4420         return idlest;
4421 }
4422
4423 /*
4424  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4425  */
4426 static int
4427 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4428 {
4429         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4430         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4431         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4432         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4433         int shallowest_idle_cpu = -1;
4434         int i;
4435
4436         /* Traverse only the allowed CPUs */
4437         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4438                 if (idle_cpu(i)) {
4439                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4440                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4441                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4442                                 /*
4443                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4444                                  * has the smallest exit latency irrespective
4445                                  * of any idle timestamp.
4446                                  */
4447                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4448                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4449                                 shallowest_idle_cpu = i;
4450                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4451                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4452                                 /*
4453                                  * If equal or no active idle state, then
4454                                  * the most recently idled CPU might have
4455                                  * a warmer cache.
4456                                  */
4457                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4458                                 shallowest_idle_cpu = i;
4459                         }
4460                 } else {
4461                         load = weighted_cpuload(i);
4462                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4463                                 min_load = load;
4464                                 least_loaded_cpu = i;
4465                         }
4466                 }
4467         }
4468
4469         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4470 }
4471
4472 /*
4473  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4474  */
4475 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4476 {
4477         struct sched_domain *sd;
4478         struct sched_group *sg;
4479         int i = task_cpu(p);
4480
4481         if (idle_cpu(target))
4482                 return target;
4483
4484         /*
4485          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4486          */
4487         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4488                 return i;
4489
4490         /*
4491          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4492          */
4493         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4494         for_each_lower_domain(sd) {
4495                 sg = sd->groups;
4496                 do {
4497                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4498                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4499                                 goto next;
4500
4501                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4502                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4503                                         goto next;
4504                         }
4505
4506                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4507                                         tsk_cpus_allowed(p));
4508                         goto done;
4509 next:
4510                         sg = sg->next;
4511                 } while (sg != sd->groups);
4512         }
4513 done:
4514         return target;
4515 }
4516
4517 /*
4518  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4519  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4520  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4521  *
4522  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4523  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4524  *
4525  * Returns the target cpu number.
4526  *
4527  * preempt must be disabled.
4528  */
4529 static int
4530 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4531 {
4532         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4533         int cpu = smp_processor_id();
4534         int new_cpu = cpu;
4535         int want_affine = 0;
4536         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4537
4538         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4539                 return prev_cpu;
4540
4541         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4542                 want_affine = cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4543
4544         rcu_read_lock();
4545         for_each_domain(cpu, tmp) {
4546                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4547                         continue;
4548
4549                 /*
4550                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4551                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4552                  */
4553                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4554                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4555                         affine_sd = tmp;
4556                         break;
4557                 }
4558
4559                 if (tmp->flags & sd_flag)
4560                         sd = tmp;
4561         }
4562
4563         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4564                 prev_cpu = cpu;
4565
4566         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4567                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4568                 goto unlock;
4569         }
4570
4571         while (sd) {
4572                 struct sched_group *group;
4573                 int weight;
4574
4575                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4576                         sd = sd->child;
4577                         continue;
4578                 }
4579
4580                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4581                 if (!group) {
4582                         sd = sd->child;
4583                         continue;
4584                 }
4585
4586                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4587                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4588                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4589                         sd = sd->child;
4590                         continue;
4591                 }
4592
4593                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4594                 cpu = new_cpu;
4595                 weight = sd->span_weight;
4596                 sd = NULL;
4597                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4598                         if (weight <= tmp->span_weight)
4599                                 break;
4600                         if (tmp->flags & sd_flag)
4601                                 sd = tmp;
4602                 }
4603                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4604         }
4605 unlock:
4606         rcu_read_unlock();
4607
4608         return new_cpu;
4609 }
4610
4611 /*
4612  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4613  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4614  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4615  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4616  */
4617 static void
4618 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4619 {
4620         struct sched_entity *se = &p->se;
4621         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4622
4623         /*
4624          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4625          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4626          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4627          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4628          */
4629         if (se->avg.decay_count) {
4630                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4631                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4632                                                 &cfs_rq->removed_load);
4633         }
4634
4635         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4636         se->exec_start = 0;
4637 }
4638 #endif /* CONFIG_SMP */
4639
4640 static unsigned long
4641 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4642 {
4643         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4644
4645         /*
4646          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4647          * to virtual-time in his units.
4648          *
4649          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4650          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4651          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4652          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4653          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4654          *
4655          * This is especially important for buddies when the leftmost
4656          * task is higher priority than the buddy.
4657          */
4658         return calc_delta_fair(gran, se);
4659 }
4660
4661 /*
4662  * Should 'se' preempt 'curr'.
4663  *
4664  *             |s1
4665  *        |s2
4666  *   |s3
4667  *         g
4668  *      |<--->|c
4669  *
4670  *  w(c, s1) = -1
4671  *  w(c, s2) =  0
4672  *  w(c, s3) =  1
4673  *
4674  */
4675 static int
4676 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4677 {
4678         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4679
4680         if (vdiff <= 0)
4681                 return -1;
4682
4683         gran = wakeup_gran(curr, se);
4684         if (vdiff > gran)
4685                 return 1;
4686
4687         return 0;
4688 }
4689
4690 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4691 {
4692         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4693                 return;
4694
4695         for_each_sched_entity(se)
4696                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4697 }
4698
4699 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4700 {
4701         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4702                 return;
4703
4704         for_each_sched_entity(se)
4705                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4706 }
4707
4708 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4709 {
4710         for_each_sched_entity(se)
4711                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4712 }
4713
4714 /*
4715  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4716  */
4717 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4718 {
4719         struct task_struct *curr = rq->curr;
4720         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4721         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4722         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4723         int next_buddy_marked = 0;
4724
4725         if (unlikely(se == pse))
4726                 return;
4727
4728         /*
4729          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
4730          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4731          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4732          * next-buddy nomination below.
4733          */
4734         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4735                 return;
4736
4737         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4738                 set_next_buddy(pse);
4739                 next_buddy_marked = 1;
4740         }
4741
4742         /*
4743          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4744          * wake up path.
4745          *
4746          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4747          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4748          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4749          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4750          * below.
4751          */
4752         if (test_tsk_need_resched(curr))
4753                 return;
4754
4755         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4756         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4757             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4758                 goto preempt;
4759
4760         /*
4761          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4762          * is driven by the tick):
4763          */
4764         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4765                 return;
4766
4767         find_matching_se(&se, &pse);
4768         update_curr(cfs_rq_of(se));
4769         BUG_ON(!pse);
4770         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4771                 /*
4772                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4773                  * triggering this preemption.
4774                  */
4775                 if (!next_buddy_marked)
4776                         set_next_buddy(pse);
4777                 goto preempt;
4778         }
4779
4780         return;
4781
4782 preempt:
4783         resched_curr(rq);
4784         /*
4785          * Only set the backward buddy when the current task is still
4786          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4787          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4788          * point, either of which can * drop the rq lock.
4789          *
4790          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4791          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4792          */
4793         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4794                 return;
4795
4796         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4797                 set_last_buddy(se);
4798 }
4799
4800 static struct task_struct *
4801 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4802 {
4803         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4804         struct sched_entity *se;
4805         struct task_struct *p;
4806         int new_tasks;
4807
4808 again:
4809 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4810         if (!cfs_rq->nr_running)
4811                 goto idle;
4812
4813         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
4814                 goto simple;
4815
4816         /*
4817          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
4818          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
4819          *
4820          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
4821          * hierarchy, only change the part that actually changes.
4822          */
4823
4824         do {
4825                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
4826
4827                 /*
4828                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
4829                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
4830                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
4831                  * forget we've ever seen it.
4832                  */
4833                 if (curr && curr->on_rq)
4834                         update_curr(cfs_rq);
4835                 else
4836                         curr = NULL;
4837
4838                 /*
4839                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
4840                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
4841                  * nr_running test will indeed be correct.
4842                  */
4843                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
4844                         goto simple;
4845
4846                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
4847                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4848         } while (cfs_rq);
4849
4850         p = task_of(se);
4851
4852         /*
4853          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
4854          * is a different task than we started out with, try and touch the
4855          * least amount of cfs_rqs.
4856          */
4857         if (prev != p) {
4858                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
4859
4860                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
4861                         int se_depth = se->depth;
4862                         int pse_depth = pse->depth;
4863
4864                         if (se_depth <= pse_depth) {
4865                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
4866                                 pse = parent_entity(pse);
4867                         }
4868                         if (se_depth >= pse_depth) {
4869                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
4870                                 se = parent_entity(se);
4871                         }
4872                 }
4873
4874                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
4875                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4876         }
4877
4878         if (hrtick_enabled(rq))
4879                 hrtick_start_fair(rq, p);
4880
4881         return p;
4882 simple:
4883         cfs_rq = &rq->cfs;
4884 #endif
4885
4886         if (!cfs_rq->nr_running)
4887                 goto idle;
4888
4889         put_prev_task(rq, prev);
4890
4891         do {
4892                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
4893                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4894                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4895         } while (cfs_rq);
4896
4897         p = task_of(se);
4898
4899         if (hrtick_enabled(rq))
4900                 hrtick_start_fair(rq, p);
4901
4902         return p;
4903
4904 idle:
4905         new_tasks = idle_balance(rq);
4906         /*
4907          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
4908          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
4909          * must re-start the pick_next_entity() loop.
4910          */
4911         if (new_tasks < 0)
4912                 return RETRY_TASK;
4913
4914         if (new_tasks > 0)
4915                 goto again;
4916
4917         return NULL;
4918 }
4919
4920 /*
4921  * Account for a descheduled task:
4922  */
4923 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4924 {
4925         struct sched_entity *se = &prev->se;
4926         struct cfs_rq *cfs_rq;
4927
4928         for_each_sched_entity(se) {
4929                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4930                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4931         }
4932 }
4933
4934 /*
4935  * sched_yield() is very simple
4936  *
4937  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4938  */
4939 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4940 {
4941         struct task_struct *curr = rq->curr;
4942         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4943         struct sched_entity *se = &curr->se;
4944
4945         /*
4946          * Are we the only task in the tree?
4947          */
4948         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4949                 return;
4950
4951         clear_buddies(cfs_rq, se);
4952
4953         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4954                 update_rq_clock(rq);
4955                 /*
4956                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4957                  */
4958                 update_curr(cfs_rq);
4959                 /*
4960                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4961                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4962                  * and double the fastpath cost.
4963                  */
4964                  rq->skip_clock_update = 1;
4965         }
4966
4967         set_skip_buddy(se);
4968 }
4969
4970 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4971 {
4972         struct sched_entity *se = &p->se;
4973
4974         /* throttled hierarchies are not runnable */
4975         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4976                 return false;
4977
4978         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4979         set_next_buddy(se);
4980
4981         yield_task_fair(rq);
4982
4983         return true;
4984 }
4985
4986 #ifdef CONFIG_SMP
4987 /**************************************************
4988  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4989  *
4990  * BASICS
4991  *
4992  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4993  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4994  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4995  *
4996  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4997  *
4998  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4999  * W_i,0 is defined as:
5000  *
5001  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5002  *
5003  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5004  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5005  *
5006  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5007  * weight:
5008  *
5009  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5010  *
5011  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5012  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5013  * can also include other factors [XXX].
5014  *
5015  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5016  * directly from (1):
5017  *
5018  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5019  *
5020  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5021  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5022  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5023  *
5024  * [XXX expand on:
5025  *     - infeasible weights;
5026  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5027  *
5028  *
5029  * SCHED DOMAINS
5030  *
5031  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5032  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5033  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5034  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5035  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5036  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5037  * the groups.
5038  *
5039  * This yields:
5040  *
5041  *     log_2 n     1     n
5042  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5043  *     i = 0      2^i   2^i
5044  *                               `- size of each group
5045  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5046  *         |         `- freq
5047  *         `- sum over all levels
5048  *
5049  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5050  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5051  *
5052  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5053  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5054  *
5055  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5056  *
5057  *             log_2 n     
5058  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5059  *             k = 0
5060  *
5061  * And you'll find that:
5062  *
5063  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5064  *
5065  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5066  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5067  * of:
5068  *
5069  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5070  *
5071  *
5072  * WORK CONSERVING
5073  *
5074  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5075  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5076  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5077  *
5078  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5079  * time.
5080  *
5081  * [XXX more?]
5082  *
5083  *
5084  * CGROUPS
5085  *
5086  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5087  *
5088  *                                s_k,i
5089  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5090  *                                 S_k
5091  *
5092  * Where
5093  *
5094  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5095  *
5096  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5097  *
5098  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5099  * property.
5100  *
5101  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5102  *      rewrite all of this once again.]
5103  */ 
5104
5105 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5106
5107 enum fbq_type { regular, remote, all };
5108
5109 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5110 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5111 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5112 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5113
5114 struct lb_env {
5115         struct sched_domain     *sd;
5116
5117         struct rq               *src_rq;
5118         int                     src_cpu;
5119
5120         int                     dst_cpu;
5121         struct rq               *dst_rq;
5122
5123         struct cpumask          *dst_grpmask;
5124         int                     new_dst_cpu;
5125         enum cpu_idle_type      idle;
5126         long                    imbalance;
5127         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5128         struct cpumask          *cpus;
5129
5130         unsigned int            flags;
5131
5132         unsigned int            loop;
5133         unsigned int            loop_break;
5134         unsigned int            loop_max;
5135
5136         enum fbq_type           fbq_type;
5137         struct list_head        tasks;
5138 };
5139
5140 /*
5141  * Is this task likely cache-hot:
5142  */
5143 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5144 {
5145         s64 delta;
5146
5147         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5148
5149         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5150                 return 0;
5151
5152         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5153                 return 0;
5154
5155         /*
5156          * Buddy candidates are cache hot:
5157          */
5158         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5159                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5160                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5161                 return 1;
5162
5163         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5164                 return 1;
5165         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5166                 return 0;
5167
5168         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5169
5170         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5171 }
5172
5173 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5174 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5175 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5176 {
5177         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5178         int src_nid, dst_nid;
5179
5180         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults_memory ||
5181             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5182                 return false;
5183         }
5184
5185         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5186         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5187
5188         if (src_nid == dst_nid)
5189                 return false;
5190
5191         if (numa_group) {
5192                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5193                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5194                         return false;
5195
5196                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5197                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5198                         return true;
5199
5200                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5201         }
5202
5203         /* Encourage migration to the preferred node. */
5204         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5205                 return true;
5206
5207         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5208 }
5209
5210
5211 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5212 {
5213         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5214         int src_nid, dst_nid;
5215
5216         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5217                 return false;
5218
5219         if (!p->numa_faults_memory || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5220                 return false;
5221
5222         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5223         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5224
5225         if (src_nid == dst_nid)
5226                 return false;
5227
5228         if (numa_group) {
5229                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5230                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5231                         return false;
5232
5233                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5234                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5235                         return true;
5236
5237                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5238         }
5239
5240         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5241         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5242                 return true;
5243
5244         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5245 }
5246
5247 #else
5248 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5249                                              struct lb_env *env)
5250 {
5251         return false;
5252 }
5253
5254 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5255                                              struct lb_env *env)
5256 {
5257         return false;
5258 }
5259 #endif
5260
5261 /*
5262  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5263  */
5264 static
5265 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5266 {
5267         int tsk_cache_hot = 0;
5268
5269         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5270
5271         /*
5272          * We do not migrate tasks that are:
5273          * 1) throttled_lb_pair, or
5274          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5275          * 3) running (obviously), or
5276          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5277          */
5278         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5279                 return 0;
5280
5281         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5282                 int cpu;
5283
5284                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5285
5286                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5287
5288                 /*
5289                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5290                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5291                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5292                  *
5293                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5294                  * one in current iteration.
5295                  */
5296                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5297                         return 0;
5298
5299                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5300                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5301                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5302                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5303                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5304                                 break;
5305                         }
5306                 }
5307
5308                 return 0;
5309         }
5310
5311         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5312         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5313
5314         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5315                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5316                 return 0;
5317         }
5318
5319         /*
5320          * Aggressive migration if:
5321          * 1) destination numa is preferred
5322          * 2) task is cache cold, or
5323          * 3) too many balance attempts have failed.
5324          */
5325         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5326         if (!tsk_cache_hot)
5327                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5328
5329         if (migrate_improves_locality(p, env) || !tsk_cache_hot ||
5330             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5331                 if (tsk_cache_hot) {
5332                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5333                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5334                 }
5335                 return 1;
5336         }
5337
5338         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5339         return 0;
5340 }
5341
5342 /*
5343  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5344  */
5345 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5346 {
5347         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5348
5349         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5350         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5351         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5352 }
5353
5354 /*
5355  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5356  * part of active balancing operations within "domain".
5357  *
5358  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5359  */
5360 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5361 {
5362         struct task_struct *p, *n;
5363
5364         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5365
5366         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5367                 if (!can_migrate_task(p, env))
5368                         continue;
5369
5370                 detach_task(p, env);
5371
5372                 /*
5373                  * Right now, this is only the second place where
5374                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5375                  * so we can safely collect stats here rather than
5376                  * inside detach_tasks().
5377                  */
5378                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5379                 return p;
5380         }
5381         return NULL;
5382 }
5383
5384 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5385
5386 /*
5387  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5388  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5389  *
5390  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5391  */
5392 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5393 {
5394         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5395         struct task_struct *p;
5396         unsigned long load;
5397         int detached = 0;
5398
5399         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5400
5401         if (env->imbalance <= 0)
5402                 return 0;
5403
5404         while (!list_empty(tasks)) {
5405                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5406
5407                 env->loop++;
5408                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5409                 if (env->loop > env->loop_max)
5410                         break;
5411
5412                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5413                 if (env->loop > env->loop_break) {
5414                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5415                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5416                         break;
5417                 }
5418
5419                 if (!can_migrate_task(p, env))
5420                         goto next;
5421
5422                 load = task_h_load(p);
5423
5424                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5425                         goto next;
5426
5427                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5428                         goto next;
5429
5430                 detach_task(p, env);
5431                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5432
5433                 detached++;
5434                 env->imbalance -= load;
5435
5436 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5437                 /*
5438                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5439                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5440                  * the critical section.
5441                  */
5442                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5443                         break;
5444 #endif
5445
5446                 /*
5447                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5448                  * weighted load.
5449                  */
5450                 if (env->imbalance <= 0)
5451                         break;
5452
5453                 continue;
5454 next:
5455                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5456         }
5457
5458         /*
5459          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5460          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5461          * than inside detach_one_task().
5462          */
5463         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5464
5465         return detached;
5466 }
5467
5468 /*
5469  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5470  */
5471 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5472 {
5473         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5474
5475         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5476         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5477         activate_task(rq, p, 0);
5478         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5479 }
5480
5481 /*
5482  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5483  * its new rq.
5484  */
5485 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5486 {
5487         raw_spin_lock(&rq->lock);
5488         attach_task(rq, p);
5489         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5490 }
5491
5492 /*
5493  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5494  * new rq.
5495  */
5496 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5497 {
5498         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5499         struct task_struct *p;
5500
5501         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5502
5503         while (!list_empty(tasks)) {
5504                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5505                 list_del_init(&p->se.group_node);
5506
5507                 attach_task(env->dst_rq, p);
5508         }
5509
5510         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5511 }
5512
5513 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5514 /*
5515  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5516  */
5517 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5518 {
5519         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5520         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5521
5522         /* throttled entities do not contribute to load */
5523         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5524                 return;
5525
5526         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5527
5528         if (se) {
5529                 update_entity_load_avg(se, 1);
5530                 /*
5531                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5532                  * list removal.  This generally implies that all our children
5533                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5534                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5535                  * at enqueue.
5536                  *
5537                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5538                  */
5539                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5540                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5541         } else {
5542                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5543                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5544         }
5545 }
5546
5547 static void update_blocked_averages(int cpu)
5548 {
5549         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5550         struct cfs_rq *cfs_rq;
5551         unsigned long flags;
5552
5553         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5554         update_rq_clock(rq);
5555         /*
5556          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5557          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5558          */
5559         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5560                 /*
5561                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5562                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5563                  * groups does not result in continually extending hold time.
5564                  */
5565                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5566         }
5567
5568         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5569 }
5570
5571 /*
5572  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5573  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5574  * group is a fraction of its parents load.
5575  */
5576 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5577 {
5578         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5579         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5580         unsigned long now = jiffies;
5581         unsigned long load;
5582
5583         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5584                 return;
5585
5586         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5587         for_each_sched_entity(se) {
5588                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5589                 cfs_rq->h_load_next = se;
5590                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5591                         break;
5592         }
5593
5594         if (!se) {
5595                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5596                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5597         }
5598
5599         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5600                 load = cfs_rq->h_load;
5601                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5602                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5603                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5604                 cfs_rq->h_load = load;
5605                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5606         }
5607 }
5608
5609 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5610 {
5611         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5612
5613         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5614         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5615                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5616 }
5617 #else
5618 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5619 {
5620 }
5621
5622 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5623 {
5624         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5625 }
5626 #endif
5627
5628 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5629
5630 enum group_type {
5631         group_other = 0,
5632         group_imbalanced,
5633         group_overloaded,
5634 };
5635
5636 /*
5637  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5638  */
5639 struct sg_lb_stats {
5640         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5641         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5642         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5643         unsigned long load_per_task;
5644         unsigned long group_capacity;
5645         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5646         unsigned int group_capacity_factor;
5647         unsigned int idle_cpus;
5648         unsigned int group_weight;
5649         enum group_type group_type;
5650         int group_has_free_capacity;
5651 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5652         unsigned int nr_numa_running;
5653         unsigned int nr_preferred_running;
5654 #endif
5655 };
5656
5657 /*
5658  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5659  *               during load balancing.
5660  */
5661 struct sd_lb_stats {
5662         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5663         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5664         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5665         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5666         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5667
5668         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5669         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5670 };
5671
5672 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5673 {
5674         /*
5675          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5676          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5677          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5678          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5679          */
5680         *sds = (struct sd_lb_stats){
5681                 .busiest = NULL,
5682                 .local = NULL,
5683                 .total_load = 0UL,
5684                 .total_capacity = 0UL,
5685                 .busiest_stat = {
5686                         .avg_load = 0UL,
5687                         .sum_nr_running = 0,
5688                         .group_type = group_other,
5689                 },
5690         };
5691 }
5692
5693 /**
5694  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5695  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5696  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5697  *
5698  * Return: The load index.
5699  */
5700 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5701                                         enum cpu_idle_type idle)
5702 {
5703         int load_idx;
5704
5705         switch (idle) {
5706         case CPU_NOT_IDLE:
5707                 load_idx = sd->busy_idx;
5708                 break;
5709
5710         case CPU_NEWLY_IDLE:
5711                 load_idx = sd->newidle_idx;
5712                 break;
5713         default:
5714                 load_idx = sd->idle_idx;
5715                 break;
5716         }
5717
5718         return load_idx;
5719 }
5720
5721 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5722 {
5723         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5724 }
5725
5726 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5727 {
5728         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5729 }
5730
5731 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5732 {
5733         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
5734                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
5735
5736         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5737 }
5738
5739 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5740 {
5741         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5742 }
5743
5744 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
5745 {
5746         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5747         u64 total, available, age_stamp, avg;
5748         s64 delta;
5749
5750         /*
5751          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5752          * we read them once before doing sanity checks on them.
5753          */
5754         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5755         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5756
5757         delta = rq_clock(rq) - age_stamp;
5758         if (unlikely(delta < 0))
5759                 delta = 0;
5760
5761         total = sched_avg_period() + delta;
5762
5763         if (unlikely(total < avg)) {
5764                 /* Ensures that capacity won't end up being negative */
5765                 available = 0;
5766         } else {
5767                 available = total - avg;
5768         }
5769
5770         if (unlikely((s64)total < SCHED_CAPACITY_SCALE))
5771                 total = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5772
5773         total >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5774
5775         return div_u64(available, total);
5776 }
5777
5778 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5779 {
5780         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
5781         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5782
5783         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5784                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5785         else
5786                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
5787
5788         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5789
5790         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
5791
5792         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
5793                 capacity *= arch_scale_freq_capacity(sd, cpu);
5794         else
5795                 capacity *= default_scale_capacity(sd, cpu);
5796
5797         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5798
5799         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
5800         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5801
5802         if (!capacity)
5803                 capacity = 1;
5804
5805         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
5806         sdg->sgc->capacity = capacity;
5807 }
5808
5809 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5810 {
5811         struct sched_domain *child = sd->child;
5812         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5813         unsigned long capacity, capacity_orig;
5814         unsigned long interval;
5815
5816         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5817         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5818         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
5819
5820         if (!child) {
5821                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
5822                 return;
5823         }
5824
5825         capacity_orig = capacity = 0;
5826
5827         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5828                 /*
5829                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5830                  * span the current group.
5831                  */
5832
5833                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5834                         struct sched_group_capacity *sgc;
5835                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5836
5837                         /*
5838                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
5839                          * gets here before we've attached the domains to the
5840                          * runqueues.
5841                          *
5842                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
5843                          * in update_cpu_capacity().
5844                          *
5845                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
5846                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5847                          *
5848                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
5849                          */
5850                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5851                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
5852                                 capacity += capacity_of(cpu);
5853                                 continue;
5854                         }
5855
5856                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
5857                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
5858                         capacity += sgc->capacity;
5859                 }
5860         } else  {
5861                 /*
5862                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5863                  * span the current group.
5864                  */ 
5865
5866                 group = child->groups;
5867                 do {
5868                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
5869                         capacity += group->sgc->capacity;
5870                         group = group->next;
5871                 } while (group != child->groups);
5872         }
5873
5874         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
5875         sdg->sgc->capacity = capacity;
5876 }
5877
5878 /*
5879  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5880  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5881  * which on its own isn't powerful enough.
5882  *
5883  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5884  */
5885 static inline int
5886 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5887 {
5888         /*
5889          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
5890          */
5891         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
5892                 return 0;
5893
5894         /*
5895          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
5896          */
5897         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
5898                 return 1;
5899
5900         return 0;
5901 }
5902
5903 /*
5904  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5905  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5906  *
5907  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5908  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5909  * Something like:
5910  *
5911  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5912  *              *     * * *
5913  *
5914  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5915  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5916  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5917  *
5918  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5919  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5920  * moving tasks due to affinity constraints.
5921  *
5922  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5923  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5924  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5925  * to create an effective group imbalance.
5926  *
5927  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5928  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5929  * subtle and fragile situation.
5930  */
5931
5932 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5933 {
5934         return group->sgc->imbalance;
5935 }
5936
5937 /*
5938  * Compute the group capacity factor.
5939  *
5940  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
5941  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5942  * and limit unit capacity with that.
5943  */
5944 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5945 {
5946         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
5947         unsigned int capacity, capacity_orig;
5948
5949         capacity = group->sgc->capacity;
5950         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
5951         cpus = group->group_weight;
5952
5953         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
5954         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
5955         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
5956
5957         capacity_factor = min_t(unsigned,
5958                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
5959         if (!capacity_factor)
5960                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
5961
5962         return capacity_factor;
5963 }
5964
5965 static enum group_type
5966 group_classify(struct sched_group *group, struct sg_lb_stats *sgs)
5967 {
5968         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
5969                 return group_overloaded;
5970
5971         if (sg_imbalanced(group))
5972                 return group_imbalanced;
5973
5974         return group_other;
5975 }
5976
5977 /**
5978  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5979  * @env: The load balancing environment.
5980  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5981  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5982  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5983  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5984  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
5985  */
5986 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5987                         struct sched_group *group, int load_idx,
5988                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
5989                         bool *overload)
5990 {
5991         unsigned long load;
5992         int i;
5993
5994         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5995
5996         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5997                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5998
5999                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6000                 if (local_group)
6001                         load = target_load(i, load_idx);
6002                 else
6003                         load = source_load(i, load_idx);
6004
6005                 sgs->group_load += load;
6006                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6007
6008                 if (rq->nr_running > 1)
6009                         *overload = true;
6010
6011 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6012                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6013                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6014 #endif
6015                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6016                 if (idle_cpu(i))
6017                         sgs->idle_cpus++;
6018         }
6019
6020         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6021         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6022         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6023
6024         if (sgs->sum_nr_running)
6025                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6026
6027         sgs->group_weight = group->group_weight;
6028         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
6029         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6030
6031         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
6032                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
6033 }
6034
6035 /**
6036  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6037  * @env: The load balancing environment.
6038  * @sds: sched_domain statistics
6039  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6040  * @sgs: sched_group statistics
6041  *
6042  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6043  * busiest group.
6044  *
6045  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6046  * busiest group. %false otherwise.
6047  */
6048 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6049                                    struct sd_lb_stats *sds,
6050                                    struct sched_group *sg,
6051                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6052 {
6053         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6054
6055         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6056                 return true;
6057
6058         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6059                 return false;
6060
6061         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6062                 return false;
6063
6064         /* This is the busiest node in its class. */
6065         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6066                 return true;
6067
6068         /*
6069          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6070          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6071          * higher than ourself as busy.
6072          */
6073         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6074                 if (!sds->busiest)
6075                         return true;
6076
6077                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6078                         return true;
6079         }
6080
6081         return false;
6082 }
6083
6084 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6085 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6086 {
6087         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6088                 return regular;
6089         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6090                 return remote;
6091         return all;
6092 }
6093
6094 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6095 {
6096         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6097                 return regular;
6098         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6099                 return remote;
6100         return all;
6101 }
6102 #else
6103 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6104 {
6105         return all;
6106 }
6107
6108 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6109 {
6110         return regular;
6111 }
6112 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6113
6114 /**
6115  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6116  * @env: The load balancing environment.
6117  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6118  */
6119 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6120 {
6121         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6122         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6123         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6124         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6125         bool overload = false;
6126
6127         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6128                 prefer_sibling = 1;
6129
6130         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6131
6132         do {
6133                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6134                 int local_group;
6135
6136                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6137                 if (local_group) {
6138                         sds->local = sg;
6139                         sgs = &sds->local_stat;
6140
6141                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6142                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6143                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6144                 }
6145
6146                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6147                                                 &overload);
6148
6149                 if (local_group)
6150                         goto next_group;
6151
6152                 /*
6153                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6154                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6155                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6156                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6157                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6158                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6159                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6160                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6161                  */
6162                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6163                     sds->local_stat.group_has_free_capacity)
6164                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6165
6166                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6167                         sds->busiest = sg;
6168                         sds->busiest_stat = *sgs;
6169                 }
6170
6171 next_group:
6172                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6173                 sds->total_load += sgs->group_load;
6174                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6175
6176                 sg = sg->next;
6177         } while (sg != env->sd->groups);
6178
6179         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6180                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6181
6182         if (!env->sd->parent) {
6183                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6184                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6185                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6186         }
6187
6188 }
6189
6190 /**
6191  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6192  *                      sched doman.
6193  *
6194  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6195  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6196  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6197  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6198  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6199  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6200  *
6201  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6202  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6203  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6204  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6205  * number.
6206  *
6207  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6208  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6209  *
6210  * @env: The load balancing environment.
6211  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6212  */
6213 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6214 {
6215         int busiest_cpu;
6216
6217         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6218                 return 0;
6219
6220         if (!sds->busiest)
6221                 return 0;
6222
6223         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6224         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6225                 return 0;
6226
6227         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6228                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6229                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6230
6231         return 1;
6232 }
6233
6234 /**
6235  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6236  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6237  *                      load balancing.
6238  * @env: The load balancing environment.
6239  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6240  */
6241 static inline
6242 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6243 {
6244         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6245         unsigned int imbn = 2;
6246         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6247         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6248
6249         local = &sds->local_stat;
6250         busiest = &sds->busiest_stat;
6251
6252         if (!local->sum_nr_running)
6253                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6254         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6255                 imbn = 1;
6256
6257         scaled_busy_load_per_task =
6258                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6259                 busiest->group_capacity;
6260
6261         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6262             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6263                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6264                 return;
6265         }
6266
6267         /*
6268          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6269          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6270          * moving them.
6271          */
6272
6273         capa_now += busiest->group_capacity *
6274                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6275         capa_now += local->group_capacity *
6276                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6277         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6278
6279         /* Amount of load we'd subtract */
6280         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6281                 capa_move += busiest->group_capacity *
6282                             min(busiest->load_per_task,
6283                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6284         }
6285
6286         /* Amount of load we'd add */
6287         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6288             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6289                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6290                       local->group_capacity;
6291         } else {
6292                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6293                       local->group_capacity;
6294         }
6295         capa_move += local->group_capacity *
6296                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6297         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6298
6299         /* Move if we gain throughput */
6300         if (capa_move > capa_now)
6301                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6302 }
6303
6304 /**
6305  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6306  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6307  * @env: load balance environment
6308  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6309  */
6310 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6311 {
6312         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6313         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6314
6315         local = &sds->local_stat;
6316         busiest = &sds->busiest_stat;
6317
6318         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6319                 /*
6320                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6321                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6322                  */
6323                 busiest->load_per_task =
6324                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6325         }
6326
6327         /*
6328          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6329          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6330          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6331          */
6332         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6333             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6334                 env->imbalance = 0;
6335                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6336         }
6337
6338         /*
6339          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6340          */
6341         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6342             local->group_type   == group_overloaded) {
6343                 load_above_capacity =
6344                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6345
6346                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6347                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6348         }
6349
6350         /*
6351          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6352          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6353          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6354          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6355          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6356          * for the minimum possible imbalance.
6357          */
6358         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6359
6360         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6361         env->imbalance = min(
6362                 max_pull * busiest->group_capacity,
6363                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6364         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6365
6366         /*
6367          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6368          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6369          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6370          * moved
6371          */
6372         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6373                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6374 }
6375
6376 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6377
6378 /**
6379  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6380  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6381  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6382  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6383  * such a group exists.
6384  *
6385  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6386  * to restore balance.
6387  *
6388  * @env: The load balancing environment.
6389  *
6390  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6391  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6392  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6393  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6394  */
6395 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6396 {
6397         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6398         struct sd_lb_stats sds;
6399
6400         init_sd_lb_stats(&sds);
6401
6402         /*
6403          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6404          * this level.
6405          */
6406         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6407         local = &sds.local_stat;
6408         busiest = &sds.busiest_stat;
6409
6410         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6411             check_asym_packing(env, &sds))
6412                 return sds.busiest;
6413
6414         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6415         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6416                 goto out_balanced;
6417
6418         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6419                                                 / sds.total_capacity;
6420
6421         /*
6422          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6423          * work because they assume all things are equal, which typically
6424          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6425          */
6426         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6427                 goto force_balance;
6428
6429         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6430         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6431             !busiest->group_has_free_capacity)
6432                 goto force_balance;
6433
6434         /*
6435          * If the local group is busier than the selected busiest group
6436          * don't try and pull any tasks.
6437          */
6438         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6439                 goto out_balanced;
6440
6441         /*
6442          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6443          * average load.
6444          */
6445         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6446                 goto out_balanced;
6447
6448         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6449                 /*
6450                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6451                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6452                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6453                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6454                  * might end up to just move the imbalance on another group
6455                  */
6456                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6457                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6458                         goto out_balanced;
6459         } else {
6460                 /*
6461                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6462                  * imbalance_pct to be conservative.
6463                  */
6464                 if (100 * busiest->avg_load <=
6465                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6466                         goto out_balanced;
6467         }
6468
6469 force_balance:
6470         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6471         calculate_imbalance(env, &sds);
6472         return sds.busiest;
6473
6474 out_balanced:
6475         env->imbalance = 0;
6476         return NULL;
6477 }
6478
6479 /*
6480  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6481  */
6482 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6483                                      struct sched_group *group)
6484 {
6485         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6486         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6487         int i;
6488
6489         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6490                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6491                 enum fbq_type rt;
6492
6493                 rq = cpu_rq(i);
6494                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6495
6496                 /*
6497                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6498                  *  - regular: there are !numa tasks
6499                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6500                  *  - all:     there is no distinction
6501                  *
6502                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6503                  * ignore those when there's better options.
6504                  *
6505                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6506                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6507                  * queue by moving tasks around inside the node.
6508                  *
6509                  * If we cannot move enough load due to this classification
6510                  * the next pass will adjust the group classification and
6511                  * allow migration of more tasks.
6512                  *
6513                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6514                  */
6515                 if (rt > env->fbq_type)
6516                         continue;
6517
6518                 capacity = capacity_of(i);
6519                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6520                 if (!capacity_factor)
6521                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6522
6523                 wl = weighted_cpuload(i);
6524
6525                 /*
6526                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6527                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6528                  */
6529                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6530                         continue;
6531
6532                 /*
6533                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6534                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6535                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6536                  * potentially running at a lower capacity.
6537                  *
6538                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6539                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6540                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6541                  * our previous maximum.
6542                  */
6543                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6544                         busiest_load = wl;
6545                         busiest_capacity = capacity;
6546                         busiest = rq;
6547                 }
6548         }
6549
6550         return busiest;
6551 }
6552
6553 /*
6554  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6555  * so long as it is large enough.
6556  */
6557 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6558
6559 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6560 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6561
6562 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6563 {
6564         struct sched_domain *sd = env->sd;
6565
6566         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6567
6568                 /*
6569                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6570                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6571                  * lowest numbered CPUs.
6572                  */
6573                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6574                         return 1;
6575         }
6576
6577         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6578 }
6579
6580 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6581
6582 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6583 {
6584         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6585         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6586         int cpu, balance_cpu = -1;
6587
6588         /*
6589          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6590          * to do the newly idle load balance.
6591          */
6592         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6593                 return 1;
6594
6595         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6596         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6597         /* Try to find first idle cpu */
6598         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6599                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6600                         continue;
6601
6602                 balance_cpu = cpu;
6603                 break;
6604         }
6605
6606         if (balance_cpu == -1)
6607                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6608
6609         /*
6610          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6611          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6612          */
6613         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6614 }
6615
6616 /*
6617  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6618  * tasks if there is an imbalance.
6619  */
6620 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6621                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6622                         int *continue_balancing)
6623 {
6624         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6625         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6626         struct sched_group *group;
6627         struct rq *busiest;
6628         unsigned long flags;
6629         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6630
6631         struct lb_env env = {
6632                 .sd             = sd,
6633                 .dst_cpu        = this_cpu,
6634                 .dst_rq         = this_rq,
6635                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6636                 .idle           = idle,
6637                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6638                 .cpus           = cpus,
6639                 .fbq_type       = all,
6640                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6641         };
6642
6643         /*
6644          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6645          * other cpus in our group
6646          */
6647         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6648                 env.dst_grpmask = NULL;
6649
6650         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6651
6652         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6653
6654 redo:
6655         if (!should_we_balance(&env)) {
6656                 *continue_balancing = 0;
6657                 goto out_balanced;
6658         }
6659
6660         group = find_busiest_group(&env);
6661         if (!group) {
6662                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6663                 goto out_balanced;
6664         }
6665
6666         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6667         if (!busiest) {
6668                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6669                 goto out_balanced;
6670         }
6671
6672         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6673
6674         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6675
6676         ld_moved = 0;
6677         if (busiest->nr_running > 1) {
6678                 /*
6679                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6680                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6681                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6682                  * correctly treated as an imbalance.
6683                  */
6684                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6685                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6686                 env.src_rq    = busiest;
6687                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6688
6689 more_balance:
6690                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6691
6692                 /*
6693                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6694                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6695                  */
6696                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6697
6698                 /*
6699                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6700                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6701                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6702                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6703                  * See task_rq_lock() family for the details.
6704                  */
6705
6706                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6707
6708                 if (cur_ld_moved) {
6709                         attach_tasks(&env);
6710                         ld_moved += cur_ld_moved;
6711                 }
6712
6713                 local_irq_restore(flags);
6714
6715                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6716                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6717                         goto more_balance;
6718                 }
6719
6720                 /*
6721                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6722                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6723                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6724                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6725                  * sched_group.
6726                  *
6727                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6728                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6729                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6730                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6731                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6732                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6733                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6734                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6735                  * This however should not happen so much in practice and
6736                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6737                  * excess load moved.
6738                  */
6739                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6740
6741                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6742                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6743
6744                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6745                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6746                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6747                         env.loop         = 0;
6748                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6749
6750                         /*
6751                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6752                          * need to continue with same src_cpu.
6753                          */
6754                         goto more_balance;
6755                 }
6756
6757                 /*
6758                  * We failed to reach balance because of affinity.
6759                  */
6760                 if (sd_parent) {
6761                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6762
6763                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
6764                                 *group_imbalance = 1;
6765                 }
6766
6767                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6768                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6769                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6770                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6771                                 env.loop = 0;
6772                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6773                                 goto redo;
6774                         }
6775                         goto out_all_pinned;
6776                 }
6777         }
6778
6779         if (!ld_moved) {
6780                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6781                 /*
6782                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6783                  * We do not want newidle balance, which can be very
6784                  * frequent, pollute the failure counter causing
6785                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6786                  */
6787                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6788                         sd->nr_balance_failed++;
6789
6790                 if (need_active_balance(&env)) {
6791                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6792
6793                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6794                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6795                          * moved to this_cpu
6796                          */
6797                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6798                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6799                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6800                                                             flags);
6801                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6802                                 goto out_one_pinned;
6803                         }
6804
6805                         /*
6806                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6807                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6808                          * only after active load balance is finished.
6809                          */
6810                         if (!busiest->active_balance) {
6811                                 busiest->active_balance = 1;
6812                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6813                                 active_balance = 1;
6814                         }
6815                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6816
6817                         if (active_balance) {
6818                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6819                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6820                                         &busiest->active_balance_work);
6821                         }
6822
6823                         /*
6824                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6825                          * counter.
6826                          */
6827                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6828                 }
6829         } else
6830                 sd->nr_balance_failed = 0;
6831
6832         if (likely(!active_balance)) {
6833                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6834                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6835         } else {
6836                 /*
6837                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6838                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6839                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6840                  * detach_tasks).
6841                  */
6842                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6843                         sd->balance_interval *= 2;
6844         }
6845
6846         goto out;
6847
6848 out_balanced:
6849         /*
6850          * We reach balance although we may have faced some affinity
6851          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
6852          */
6853         if (sd_parent) {
6854                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
6855
6856                 if (*group_imbalance)
6857                         *group_imbalance = 0;
6858         }
6859
6860 out_all_pinned:
6861         /*
6862          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
6863          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
6864          * can try to migrate them.
6865          */
6866         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6867
6868         sd->nr_balance_failed = 0;
6869
6870 out_one_pinned:
6871         /* tune up the balancing interval */
6872         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6873                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6874                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6875                 sd->balance_interval *= 2;
6876
6877         ld_moved = 0;
6878 out:
6879         return ld_moved;
6880 }
6881
6882 static inline unsigned long
6883 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
6884 {
6885         unsigned long interval = sd->balance_interval;
6886
6887         if (cpu_busy)
6888                 interval *= sd->busy_factor;
6889
6890         /* scale ms to jiffies */
6891         interval = msecs_to_jiffies(interval);
6892         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6893
6894         return interval;
6895 }
6896
6897 static inline void
6898 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
6899 {
6900         unsigned long interval, next;
6901
6902         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
6903         next = sd->last_balance + interval;
6904
6905         if (time_after(*next_balance, next))
6906                 *next_balance = next;
6907 }
6908
6909 /*
6910  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6911  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6912  */
6913 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
6914 {
6915         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6916         int this_cpu = this_rq->cpu;
6917         struct sched_domain *sd;
6918         int pulled_task = 0;
6919         u64 curr_cost = 0;
6920
6921         idle_enter_fair(this_rq);
6922
6923         /*
6924          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
6925          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
6926          */
6927         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6928
6929         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
6930             !this_rq->rd->overload) {
6931                 rcu_read_lock();
6932                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
6933                 if (sd)
6934                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6935                 rcu_read_unlock();
6936
6937                 goto out;
6938         }
6939
6940         /*
6941          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6942          */
6943         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6944
6945         update_blocked_averages(this_cpu);
6946         rcu_read_lock();
6947         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6948                 int continue_balancing = 1;
6949                 u64 t0, domain_cost;
6950
6951                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6952                         continue;
6953
6954                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
6955                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6956                         break;
6957                 }
6958
6959                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6960                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6961
6962                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6963                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6964                                                    &continue_balancing);
6965
6966                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6967                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6968                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6969
6970                         curr_cost += domain_cost;
6971                 }
6972
6973                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
6974
6975                 /*
6976                  * Stop searching for tasks to pull if there are
6977                  * now runnable tasks on this rq.
6978                  */
6979                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
6980                         break;
6981         }
6982         rcu_read_unlock();
6983
6984         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6985
6986         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6987                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6988
6989         /*
6990          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
6991          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
6992          * pretend we pulled a task.
6993          */
6994         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
6995                 pulled_task = 1;
6996
6997 out:
6998         /* Move the next balance forward */
6999         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7000                 this_rq->next_balance = next_balance;
7001
7002         /* Is there a task of a high priority class? */
7003         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7004                 pulled_task = -1;
7005
7006         if (pulled_task) {
7007                 idle_exit_fair(this_rq);
7008                 this_rq->idle_stamp = 0;
7009         }
7010
7011         return pulled_task;
7012 }
7013
7014 /*
7015  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7016  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7017  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7018  * avoids physical / logical imbalances.
7019  */
7020 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7021 {
7022         struct rq *busiest_rq = data;
7023         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7024         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7025         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7026         struct sched_domain *sd;
7027         struct task_struct *p = NULL;
7028
7029         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7030
7031         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7032         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7033                      !busiest_rq->active_balance))
7034                 goto out_unlock;
7035
7036         /* Is there any task to move? */
7037         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7038                 goto out_unlock;
7039
7040         /*
7041          * This condition is "impossible", if it occurs
7042          * we need to fix it. Originally reported by
7043          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7044          */
7045         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7046
7047         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7048         rcu_read_lock();
7049         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7050                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7051                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7052                                 break;
7053         }
7054
7055         if (likely(sd)) {
7056                 struct lb_env env = {
7057                         .sd             = sd,
7058                         .dst_cpu        = target_cpu,
7059                         .dst_rq         = target_rq,
7060                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7061                         .src_rq         = busiest_rq,
7062                         .idle           = CPU_IDLE,
7063                 };
7064
7065                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7066
7067                 p = detach_one_task(&env);
7068                 if (p)
7069                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7070                 else
7071                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7072         }
7073         rcu_read_unlock();
7074 out_unlock:
7075         busiest_rq->active_balance = 0;
7076         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7077
7078         if (p)
7079                 attach_one_task(target_rq, p);
7080
7081         local_irq_enable();
7082
7083         return 0;
7084 }
7085
7086 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7087 {
7088         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7089 }
7090
7091 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7092 /*
7093  * idle load balancing details
7094  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7095  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7096  *   load balancing for all the idle CPUs.
7097  */
7098 static struct {
7099         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7100         atomic_t nr_cpus;
7101         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7102 } nohz ____cacheline_aligned;
7103
7104 static inline int find_new_ilb(void)
7105 {
7106         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7107
7108         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7109                 return ilb;
7110
7111         return nr_cpu_ids;
7112 }
7113
7114 /*
7115  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7116  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7117  * CPU (if there is one).
7118  */
7119 static void nohz_balancer_kick(void)
7120 {
7121         int ilb_cpu;
7122
7123         nohz.next_balance++;
7124
7125         ilb_cpu = find_new_ilb();
7126
7127         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7128                 return;
7129
7130         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7131                 return;
7132         /*
7133          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7134          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7135          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7136          * will be run before returning from the IPI.
7137          */
7138         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7139         return;
7140 }
7141
7142 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7143 {
7144         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7145                 /*
7146                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7147                  */
7148                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7149                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7150                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7151                 }
7152                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7153         }
7154 }
7155
7156 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7157 {
7158         struct sched_domain *sd;
7159         int cpu = smp_processor_id();
7160
7161         rcu_read_lock();
7162         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7163
7164         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7165                 goto unlock;
7166         sd->nohz_idle = 0;
7167
7168         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7169 unlock:
7170         rcu_read_unlock();
7171 }
7172
7173 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7174 {
7175         struct sched_domain *sd;
7176         int cpu = smp_processor_id();
7177
7178         rcu_read_lock();
7179         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7180
7181         if (!sd || sd->nohz_idle)
7182                 goto unlock;
7183         sd->nohz_idle = 1;
7184
7185         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7186 unlock:
7187         rcu_read_unlock();
7188 }
7189
7190 /*
7191  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7192  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7193  */
7194 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7195 {
7196         /*
7197          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7198          */
7199         if (!cpu_active(cpu))
7200                 return;
7201
7202         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7203                 return;
7204
7205         /*
7206          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7207          */
7208         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7209                 return;
7210
7211         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7212         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7213         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7214 }
7215
7216 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7217                                         unsigned long action, void *hcpu)
7218 {
7219         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7220         case CPU_DYING:
7221                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7222                 return NOTIFY_OK;
7223         default:
7224                 return NOTIFY_DONE;
7225         }
7226 }
7227 #endif
7228
7229 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7230
7231 /*
7232  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7233  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7234  */
7235 void update_max_interval(void)
7236 {
7237         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7238 }
7239
7240 /*
7241  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7242  * and initiates a balancing operation if so.
7243  *
7244  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7245  */
7246 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7247 {
7248         int continue_balancing = 1;
7249         int cpu = rq->cpu;
7250         unsigned long interval;
7251         struct sched_domain *sd;
7252         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7253         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7254         int update_next_balance = 0;
7255         int need_serialize, need_decay = 0;
7256         u64 max_cost = 0;
7257
7258         update_blocked_averages(cpu);
7259
7260         rcu_read_lock();
7261         for_each_domain(cpu, sd) {
7262                 /*
7263                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7264                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7265                  */
7266                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7267                         sd->max_newidle_lb_cost =
7268                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7269                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7270                         need_decay = 1;
7271                 }
7272                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7273
7274                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7275                         continue;
7276
7277                 /*
7278                  * Stop the load balance at this level. There is another
7279                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7280                  * actively.
7281                  */
7282                 if (!continue_balancing) {
7283                         if (need_decay)
7284                                 continue;
7285                         break;
7286                 }
7287
7288                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7289
7290                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7291                 if (need_serialize) {
7292                         if (!spin_trylock(&balancing))
7293                                 goto out;
7294                 }
7295
7296                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7297                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7298                                 /*
7299                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7300                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7301                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7302                                  */
7303                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7304                         }
7305                         sd->last_balance = jiffies;
7306                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7307                 }
7308                 if (need_serialize)
7309                         spin_unlock(&balancing);
7310 out:
7311                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7312                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7313                         update_next_balance = 1;
7314                 }
7315         }
7316         if (need_decay) {
7317                 /*
7318                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7319                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7320                  */
7321                 rq->max_idle_balance_cost =
7322                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7323         }
7324         rcu_read_unlock();
7325
7326         /*
7327          * next_balance will be updated only when there is a need.
7328          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7329          * updated.
7330          */
7331         if (likely(update_next_balance))
7332                 rq->next_balance = next_balance;
7333 }
7334
7335 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7336 /*
7337  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7338  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7339  */
7340 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7341 {
7342         int this_cpu = this_rq->cpu;
7343         struct rq *rq;
7344         int balance_cpu;
7345
7346         if (idle != CPU_IDLE ||
7347             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7348                 goto end;
7349
7350         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7351                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7352                         continue;
7353
7354                 /*
7355                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7356                  * work being done for other cpus. Next load
7357                  * balancing owner will pick it up.
7358                  */
7359                 if (need_resched())
7360                         break;
7361
7362                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7363
7364                 /*
7365                  * If time for next balance is due,
7366                  * do the balance.
7367                  */
7368                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7369                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7370                         update_rq_clock(rq);
7371                         update_idle_cpu_load(rq);
7372                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7373                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7374                 }
7375
7376                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7377                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7378         }
7379         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7380 end:
7381         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7382 }
7383
7384 /*
7385  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7386  * of an idle cpu is the system.
7387  *   - This rq has more than one task.
7388  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7389  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7390  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7391  *     domain span are idle.
7392  */
7393 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7394 {
7395         unsigned long now = jiffies;
7396         struct sched_domain *sd;
7397         struct sched_group_capacity *sgc;
7398         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7399
7400         if (unlikely(rq->idle_balance))
7401                 return 0;
7402
7403        /*
7404         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7405         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7406         */
7407         set_cpu_sd_state_busy();
7408         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7409
7410         /*
7411          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7412          * balancing.
7413          */
7414         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7415                 return 0;
7416
7417         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7418                 return 0;
7419
7420         if (rq->nr_running >= 2)
7421                 goto need_kick;
7422
7423         rcu_read_lock();
7424         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7425
7426         if (sd) {
7427                 sgc = sd->groups->sgc;
7428                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7429
7430                 if (nr_busy > 1)
7431                         goto need_kick_unlock;
7432         }
7433
7434         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7435
7436         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7437                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7438                 goto need_kick_unlock;
7439
7440         rcu_read_unlock();
7441         return 0;
7442
7443 need_kick_unlock:
7444         rcu_read_unlock();
7445 need_kick:
7446         return 1;
7447 }
7448 #else
7449 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7450 #endif
7451
7452 /*
7453  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7454  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7455  */
7456 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7457 {
7458         struct rq *this_rq = this_rq();
7459         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7460                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7461
7462         rebalance_domains(this_rq, idle);
7463
7464         /*
7465          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7466          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7467          * stopped.
7468          */
7469         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7470 }
7471
7472 /*
7473  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7474  */
7475 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7476 {
7477         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7478         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7479                 return;
7480
7481         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7482                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7483 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7484         if (nohz_kick_needed(rq))
7485                 nohz_balancer_kick();
7486 #endif
7487 }
7488
7489 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7490 {
7491         update_sysctl();
7492
7493         update_runtime_enabled(rq);
7494 }
7495
7496 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7497 {
7498         update_sysctl();
7499
7500         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7501         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7502 }
7503
7504 #endif /* CONFIG_SMP */
7505
7506 /*
7507  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7508  */
7509 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7510 {
7511         struct cfs_rq *cfs_rq;
7512         struct sched_entity *se = &curr->se;
7513
7514         for_each_sched_entity(se) {
7515                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7516                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7517         }
7518
7519         if (numabalancing_enabled)
7520                 task_tick_numa(rq, curr);
7521
7522         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7523 }
7524
7525 /*
7526  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7527  *  - child not yet on the tasklist
7528  *  - preemption disabled
7529  */
7530 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7531 {
7532         struct cfs_rq *cfs_rq;
7533         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7534         int this_cpu = smp_processor_id();
7535         struct rq *rq = this_rq();
7536         unsigned long flags;
7537
7538         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7539
7540         update_rq_clock(rq);
7541
7542         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7543         curr = cfs_rq->curr;
7544
7545         /*
7546          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7547          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7548          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7549          * of child point to valid ones.
7550          */
7551         rcu_read_lock();
7552         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7553         rcu_read_unlock();
7554
7555         update_curr(cfs_rq);
7556
7557         if (curr)
7558                 se->vruntime = curr->vruntime;
7559         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7560
7561         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7562                 /*
7563                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7564                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7565                  */
7566                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7567                 resched_curr(rq);
7568         }
7569
7570         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7571
7572         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7573 }
7574
7575 /*
7576  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7577  * the current task.
7578  */
7579 static void
7580 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7581 {
7582         if (!task_on_rq_queued(p))
7583                 return;
7584
7585         /*
7586          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7587          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7588          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7589          */
7590         if (rq->curr == p) {
7591                 if (p->prio > oldprio)
7592                         resched_curr(rq);
7593         } else
7594                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7595 }
7596
7597 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7598 {
7599         struct sched_entity *se = &p->se;
7600         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7601
7602         /*
7603          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7604          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7605          * do the right thing.
7606          *
7607          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7608          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7609          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7610          */
7611         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7612                 /*
7613                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7614                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7615                  */
7616                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7617                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7618         }
7619
7620 #ifdef CONFIG_SMP
7621         /*
7622         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7623         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7624         * switch back.
7625         */
7626         if (se->avg.decay_count) {
7627                 __synchronize_entity_decay(se);
7628                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7629         }
7630 #endif
7631 }
7632
7633 /*
7634  * We switched to the sched_fair class.
7635  */
7636 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7637 {
7638 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7639         struct sched_entity *se = &p->se;
7640         /*
7641          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7642          * class maintain depth value), reset depth properly.
7643          */
7644         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7645 #endif
7646         if (!task_on_rq_queued(p))
7647                 return;
7648
7649         /*
7650          * We were most likely switched from sched_rt, so
7651          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7652          * if we can still preempt the current task.
7653          */
7654         if (rq->curr == p)
7655                 resched_curr(rq);
7656         else
7657                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7658 }
7659
7660 /* Account for a task changing its policy or group.
7661  *
7662  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7663  * migrates between groups/classes.
7664  */
7665 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7666 {
7667         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7668
7669         for_each_sched_entity(se) {
7670                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7671
7672                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7673                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7674                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7675         }
7676 }
7677
7678 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7679 {
7680         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7681         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7682 #ifndef CONFIG_64BIT
7683         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7684 #endif
7685 #ifdef CONFIG_SMP
7686         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7687         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7688 #endif
7689 }
7690
7691 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7692 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7693 {
7694         struct sched_entity *se = &p->se;
7695         struct cfs_rq *cfs_rq;
7696
7697         /*
7698          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7699          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7700          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7701          * bonus in place_entity()).
7702          *
7703          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7704          * ->vruntime to a relative base.
7705          *
7706          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7707          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7708          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7709          */
7710         /*
7711          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7712          * But there are some cases where it has already been normalized:
7713          *
7714          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7715          *   wake_up_new_task().
7716          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7717          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7718          *
7719          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7720          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7721          */
7722         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7723                 queued = 1;
7724
7725         if (!queued)
7726                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7727         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7728         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7729         if (!queued) {
7730                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7731                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7732 #ifdef CONFIG_SMP
7733                 /*
7734                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7735                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7736                  * decay.
7737                  */
7738                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7739                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7740 #endif
7741         }
7742 }
7743
7744 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7745 {
7746         int i;
7747
7748         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7749
7750         for_each_possible_cpu(i) {
7751                 if (tg->cfs_rq)
7752                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7753                 if (tg->se)
7754                         kfree(tg->se[i]);
7755         }
7756
7757         kfree(tg->cfs_rq);
7758         kfree(tg->se);
7759 }
7760
7761 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7762 {
7763         struct cfs_rq *cfs_rq;
7764         struct sched_entity *se;
7765         int i;
7766
7767         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7768         if (!tg->cfs_rq)
7769                 goto err;
7770         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7771         if (!tg->se)
7772                 goto err;
7773
7774         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7775
7776         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7777
7778         for_each_possible_cpu(i) {
7779                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7780                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7781                 if (!cfs_rq)
7782                         goto err;
7783
7784                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7785                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7786                 if (!se)
7787                         goto err_free_rq;
7788
7789                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7790                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7791         }
7792
7793         return 1;
7794
7795 err_free_rq:
7796         kfree(cfs_rq);
7797 err:
7798         return 0;
7799 }
7800
7801 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7802 {
7803         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7804         unsigned long flags;
7805
7806         /*
7807         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7808         * check on_list without danger of it being re-added.
7809         */
7810         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7811                 return;
7812
7813         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7814         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7815         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7816 }
7817
7818 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7819                         struct sched_entity *se, int cpu,
7820                         struct sched_entity *parent)
7821 {
7822         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7823
7824         cfs_rq->tg = tg;
7825         cfs_rq->rq = rq;
7826         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7827
7828         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7829         tg->se[cpu] = se;
7830
7831         /* se could be NULL for root_task_group */
7832         if (!se)
7833                 return;
7834
7835         if (!parent) {
7836                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7837                 se->depth = 0;
7838         } else {
7839                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7840                 se->depth = parent->depth + 1;
7841         }
7842
7843         se->my_q = cfs_rq;
7844         /* guarantee group entities always have weight */
7845         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7846         se->parent = parent;
7847 }
7848
7849 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7850
7851 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7852 {
7853         int i;
7854         unsigned long flags;
7855
7856         /*
7857          * We can't change the weight of the root cgroup.
7858          */
7859         if (!tg->se[0])
7860                 return -EINVAL;
7861
7862         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7863
7864         mutex_lock(&shares_mutex);
7865         if (tg->shares == shares)
7866                 goto done;
7867
7868         tg->shares = shares;
7869         for_each_possible_cpu(i) {
7870                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7871                 struct sched_entity *se;
7872
7873                 se = tg->se[i];
7874                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7875                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7876
7877                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7878                 update_rq_clock(rq);
7879                 for_each_sched_entity(se)
7880                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7881                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7882         }
7883
7884 done:
7885         mutex_unlock(&shares_mutex);
7886         return 0;
7887 }
7888 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7889
7890 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7891
7892 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7893 {
7894         return 1;
7895 }
7896
7897 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7898
7899 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7900
7901
7902 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7903 {
7904         struct sched_entity *se = &task->se;
7905         unsigned int rr_interval = 0;
7906
7907         /*
7908          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7909          * idle runqueue:
7910          */
7911         if (rq->cfs.load.weight)
7912                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7913
7914         return rr_interval;
7915 }
7916
7917 /*
7918  * All the scheduling class methods:
7919  */
7920 const struct sched_class fair_sched_class = {
7921         .next                   = &idle_sched_class,
7922         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7923         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7924         .yield_task             = yield_task_fair,
7925         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7926
7927         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7928
7929         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7930         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7931
7932 #ifdef CONFIG_SMP
7933         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7934         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7935
7936         .rq_online              = rq_online_fair,
7937         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7938
7939         .task_waking            = task_waking_fair,
7940 #endif
7941
7942         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7943         .task_tick              = task_tick_fair,
7944         .task_fork              = task_fork_fair,
7945
7946         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7947         .switched_from          = switched_from_fair,
7948         .switched_to            = switched_to_fair,
7949
7950         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7951
7952 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7953         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7954 #endif
7955 };
7956
7957 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7958 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7959 {
7960         struct cfs_rq *cfs_rq;
7961
7962         rcu_read_lock();
7963         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7964                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7965         rcu_read_unlock();
7966 }
7967 #endif
7968
7969 __init void init_sched_fair_class(void)
7970 {
7971 #ifdef CONFIG_SMP
7972         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7973
7974 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7975         nohz.next_balance = jiffies;
7976         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7977         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7978 #endif
7979 #endif /* SMP */
7980
7981 }