5d558cc91f08eb3538265e0426536ba289b669b1
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         /*
686          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
687          */
688         sa->util_avg = 0;
689         sa->util_sum = 0;
690         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
691 }
692
693 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
694 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
695 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force);
696 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
697
698 /*
699  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
700  * based on the cfs_rq's current util_avg:
701  *
702  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
703  *
704  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
705  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
706  * as when the series is a harmonic series.
707  *
708  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
709  * only 1/2 of the left utilization budget:
710  *
711  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
712  *
713  * where n denotes the nth task.
714  *
715  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
716  *
717  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
718  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
719  *
720  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
721  * if util_avg > util_avg_cap.
722  */
723 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
724 {
725         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
726         struct sched_avg *sa = &se->avg;
727         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
728         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
729         int tg_update;
730
731         if (cap > 0) {
732                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
733                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
734                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
735
736                         if (sa->util_avg > cap)
737                                 sa->util_avg = cap;
738                 } else {
739                         sa->util_avg = cap;
740                 }
741                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
742         }
743
744         if (entity_is_task(se)) {
745                 struct task_struct *p = task_of(se);
746                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
747                         /*
748                          * For !fair tasks do:
749                          *
750                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
751                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
752                         switched_from_fair(rq, p);
753                          *
754                          * such that the next switched_to_fair() has the
755                          * expected state.
756                          */
757                         se->avg.last_update_time = now;
758                         return;
759                 }
760         }
761
762         tg_update = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
763         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
764         if (tg_update)
765                 update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
766 }
767
768 #else /* !CONFIG_SMP */
769 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
770 {
771 }
772 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
773 {
774 }
775 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
776 {
777 }
778 #endif /* CONFIG_SMP */
779
780 /*
781  * Update the current task's runtime statistics.
782  */
783 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
784 {
785         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
786         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
787         u64 delta_exec;
788
789         if (unlikely(!curr))
790                 return;
791
792         delta_exec = now - curr->exec_start;
793         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
794                 return;
795
796         curr->exec_start = now;
797
798         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
799                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
800
801         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
802         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
803
804         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
805         update_min_vruntime(cfs_rq);
806
807         if (entity_is_task(curr)) {
808                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
809
810                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
811                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
812                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
813         }
814
815         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
816 }
817
818 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
819 {
820         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
821 }
822
823 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
824 static inline void
825 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
826 {
827         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
828
829         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
830             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
831                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
832
833         se->statistics.wait_start = wait_start;
834 }
835
836 static void
837 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
838 {
839         struct task_struct *p;
840         u64 delta;
841
842         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
843
844         if (entity_is_task(se)) {
845                 p = task_of(se);
846                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
847                         /*
848                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
849                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
850                          * prior to migration.
851                          */
852                         se->statistics.wait_start = delta;
853                         return;
854                 }
855                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
856         }
857
858         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
859         se->statistics.wait_count++;
860         se->statistics.wait_sum += delta;
861         se->statistics.wait_start = 0;
862 }
863
864 /*
865  * Task is being enqueued - update stats:
866  */
867 static inline void
868 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
869 {
870         /*
871          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
872          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
873          */
874         if (se != cfs_rq->curr)
875                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
876 }
877
878 static inline void
879 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
880 {
881         /*
882          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
883          * waiting task:
884          */
885         if (se != cfs_rq->curr)
886                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
887
888         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
889                 if (entity_is_task(se)) {
890                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
891
892                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
893                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
894                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
895                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
896                 }
897         }
898
899 }
900 #else
901 static inline void
902 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
903 {
904 }
905
906 static inline void
907 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
908 {
909 }
910
911 static inline void
912 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
913 {
914 }
915
916 static inline void
917 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
918 {
919 }
920 #endif
921
922 /*
923  * We are picking a new current task - update its stats:
924  */
925 static inline void
926 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
927 {
928         /*
929          * We are starting a new run period:
930          */
931         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
932 }
933
934 /**************************************************
935  * Scheduling class queueing methods:
936  */
937
938 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
939 /*
940  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
941  * calculated based on the tasks virtual memory size and
942  * numa_balancing_scan_size.
943  */
944 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
945 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
946
947 /* Portion of address space to scan in MB */
948 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
949
950 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
951 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
952
953 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
954 {
955         unsigned long rss = 0;
956         unsigned long nr_scan_pages;
957
958         /*
959          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
960          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
961          * on resident pages
962          */
963         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
964         rss = get_mm_rss(p->mm);
965         if (!rss)
966                 rss = nr_scan_pages;
967
968         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
969         return rss / nr_scan_pages;
970 }
971
972 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
973 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
974
975 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
976 {
977         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
978         unsigned int scan, floor;
979         unsigned int windows = 1;
980
981         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
982                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
983         floor = 1000 / windows;
984
985         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
986         return max_t(unsigned int, floor, scan);
987 }
988
989 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
990 {
991         unsigned int smin = task_scan_min(p);
992         unsigned int smax;
993
994         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
995         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
996         return max(smin, smax);
997 }
998
999 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1000 {
1001         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1002         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1003 }
1004
1005 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1006 {
1007         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1008         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1009 }
1010
1011 struct numa_group {
1012         atomic_t refcount;
1013
1014         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1015         int nr_tasks;
1016         pid_t gid;
1017         int active_nodes;
1018
1019         struct rcu_head rcu;
1020         unsigned long total_faults;
1021         unsigned long max_faults_cpu;
1022         /*
1023          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1024          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1025          * more by CPU use than by memory faults.
1026          */
1027         unsigned long *faults_cpu;
1028         unsigned long faults[0];
1029 };
1030
1031 /* Shared or private faults. */
1032 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1033
1034 /* Memory and CPU locality */
1035 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1036
1037 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1038 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1039
1040 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1041 {
1042         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1043 }
1044
1045 /*
1046  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1047  * occupy the first half of the array. The second half of the
1048  * array is for current counters, which are averaged into the
1049  * first set by task_numa_placement.
1050  */
1051 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1052 {
1053         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1054 }
1055
1056 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1057 {
1058         if (!p->numa_faults)
1059                 return 0;
1060
1061         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1062                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1063 }
1064
1065 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1066 {
1067         if (!p->numa_group)
1068                 return 0;
1069
1070         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1071                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1072 }
1073
1074 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1075 {
1076         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1077                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1078 }
1079
1080 /*
1081  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1082  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1083  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1084  */
1085 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1086
1087 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1088 {
1089         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1090 }
1091
1092 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1093 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1094                                         int maxdist, bool task)
1095 {
1096         unsigned long score = 0;
1097         int node;
1098
1099         /*
1100          * All nodes are directly connected, and the same distance
1101          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1102          */
1103         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1104                 return 0;
1105
1106         /*
1107          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1108          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1109          */
1110         for_each_online_node(node) {
1111                 unsigned long faults;
1112                 int dist = node_distance(nid, node);
1113
1114                 /*
1115                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1116                  * for placement; nid was already counted.
1117                  */
1118                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1119                         continue;
1120
1121                 /*
1122                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1123                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1124                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1125                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1126                  * of each group. Skip other nodes.
1127                  */
1128                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1129                                         dist > maxdist)
1130                         continue;
1131
1132                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1133                 if (task)
1134                         faults = task_faults(p, node);
1135                 else
1136                         faults = group_faults(p, node);
1137
1138                 /*
1139                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1140                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1141                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1142                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1143                  * The further away a node is, the less the faults count.
1144                  * This seems to result in good task placement.
1145                  */
1146                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1147                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1148                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1149                 }
1150
1151                 score += faults;
1152         }
1153
1154         return score;
1155 }
1156
1157 /*
1158  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1159  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1160  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1161  * evenly spread out between numa nodes.
1162  */
1163 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1164                                         int dist)
1165 {
1166         unsigned long faults, total_faults;
1167
1168         if (!p->numa_faults)
1169                 return 0;
1170
1171         total_faults = p->total_numa_faults;
1172
1173         if (!total_faults)
1174                 return 0;
1175
1176         faults = task_faults(p, nid);
1177         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1178
1179         return 1000 * faults / total_faults;
1180 }
1181
1182 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1183                                          int dist)
1184 {
1185         unsigned long faults, total_faults;
1186
1187         if (!p->numa_group)
1188                 return 0;
1189
1190         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1191
1192         if (!total_faults)
1193                 return 0;
1194
1195         faults = group_faults(p, nid);
1196         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1197
1198         return 1000 * faults / total_faults;
1199 }
1200
1201 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1202                                 int src_nid, int dst_cpu)
1203 {
1204         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1205         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1206         int last_cpupid, this_cpupid;
1207
1208         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1209
1210         /*
1211          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1212          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1213          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1214          *
1215          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1216          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1217          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1218          *
1219          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1220          * same result twice in a row, given these samples are fully
1221          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1222          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1223          *
1224          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1225          * act on an unlikely task<->page relation.
1226          */
1227         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1228         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1229                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1230                 return false;
1231
1232         /* Always allow migrate on private faults */
1233         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1234                 return true;
1235
1236         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1237         if (!ng)
1238                 return true;
1239
1240         /*
1241          * Destination node is much more heavily used than the source
1242          * node? Allow migration.
1243          */
1244         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1245                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1246                 return true;
1247
1248         /*
1249          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1250          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1251          *
1252          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1253          * --------------- * - > ---------------
1254          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1255          */
1256         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1257                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1258 }
1259
1260 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1261 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1262 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1263 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1264 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1265
1266 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1267 struct numa_stats {
1268         unsigned long nr_running;
1269         unsigned long load;
1270
1271         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1272         unsigned long compute_capacity;
1273
1274         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1275         unsigned long task_capacity;
1276         int has_free_capacity;
1277 };
1278
1279 /*
1280  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1281  */
1282 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1283 {
1284         int smt, cpu, cpus = 0;
1285         unsigned long capacity;
1286
1287         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1288         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1289                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1290
1291                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1292                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1293                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1294
1295                 cpus++;
1296         }
1297
1298         /*
1299          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1300          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1301          * not find this node attractive.
1302          *
1303          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1304          * imbalance and bail there.
1305          */
1306         if (!cpus)
1307                 return;
1308
1309         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1310         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1311         capacity = cpus / smt; /* cores */
1312
1313         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1314                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1315         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1316 }
1317
1318 struct task_numa_env {
1319         struct task_struct *p;
1320
1321         int src_cpu, src_nid;
1322         int dst_cpu, dst_nid;
1323
1324         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1325
1326         int imbalance_pct;
1327         int dist;
1328
1329         struct task_struct *best_task;
1330         long best_imp;
1331         int best_cpu;
1332 };
1333
1334 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1335                              struct task_struct *p, long imp)
1336 {
1337         if (env->best_task)
1338                 put_task_struct(env->best_task);
1339         if (p)
1340                 get_task_struct(p);
1341
1342         env->best_task = p;
1343         env->best_imp = imp;
1344         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1345 }
1346
1347 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1348                                 struct task_numa_env *env)
1349 {
1350         long imb, old_imb;
1351         long orig_src_load, orig_dst_load;
1352         long src_capacity, dst_capacity;
1353
1354         /*
1355          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1356          *
1357          * src_load        dst_load
1358          * ------------ vs ---------
1359          * src_capacity    dst_capacity
1360          */
1361         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1362         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1363
1364         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1365         if (dst_load < src_load)
1366                 swap(dst_load, src_load);
1367
1368         /* Is the difference below the threshold? */
1369         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1370               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1371         if (imb <= 0)
1372                 return false;
1373
1374         /*
1375          * The imbalance is above the allowed threshold.
1376          * Compare it with the old imbalance.
1377          */
1378         orig_src_load = env->src_stats.load;
1379         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1380
1381         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1382                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1383
1384         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1385                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1386
1387         /* Would this change make things worse? */
1388         return (imb > old_imb);
1389 }
1390
1391 /*
1392  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1393  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1394  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1395  * be exchanged with the source task
1396  */
1397 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1398                               long taskimp, long groupimp)
1399 {
1400         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1401         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1402         struct task_struct *cur;
1403         long src_load, dst_load;
1404         long load;
1405         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1406         long moveimp = imp;
1407         int dist = env->dist;
1408
1409         rcu_read_lock();
1410         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1411         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1412                 cur = NULL;
1413
1414         /*
1415          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1416          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1417          */
1418         if (cur == env->p)
1419                 goto unlock;
1420
1421         /*
1422          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1423          * source and destination node. Calculate the total differential for
1424          * the source task and potential destination task. The more negative
1425          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1426          * be incurred if the tasks were swapped.
1427          */
1428         if (cur) {
1429                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1430                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1431                         goto unlock;
1432
1433                 /*
1434                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1435                  * in any group then look only at task weights.
1436                  */
1437                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1438                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1439                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1440                         /*
1441                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1442                          * tasks within a group over tiny differences.
1443                          */
1444                         if (cur->numa_group)
1445                                 imp -= imp/16;
1446                 } else {
1447                         /*
1448                          * Compare the group weights. If a task is all by
1449                          * itself (not part of a group), use the task weight
1450                          * instead.
1451                          */
1452                         if (cur->numa_group)
1453                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1454                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1455                         else
1456                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1457                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1458                 }
1459         }
1460
1461         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1462                 goto unlock;
1463
1464         if (!cur) {
1465                 /* Is there capacity at our destination? */
1466                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1467                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1468                         goto unlock;
1469
1470                 goto balance;
1471         }
1472
1473         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1474         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1475                         dst_rq->nr_running == 1)
1476                 goto assign;
1477
1478         /*
1479          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1480          */
1481 balance:
1482         load = task_h_load(env->p);
1483         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1484         src_load = env->src_stats.load - load;
1485
1486         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1487                 /*
1488                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1489                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1490                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1491                  * so an actually idle CPU will win.
1492                  */
1493                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1494                         imp = moveimp - 1;
1495                         cur = NULL;
1496                         goto assign;
1497                 }
1498         }
1499
1500         if (imp <= env->best_imp)
1501                 goto unlock;
1502
1503         if (cur) {
1504                 load = task_h_load(cur);
1505                 dst_load -= load;
1506                 src_load += load;
1507         }
1508
1509         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1510                 goto unlock;
1511
1512         /*
1513          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1514          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1515          */
1516         if (!cur)
1517                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1518
1519 assign:
1520         task_numa_assign(env, cur, imp);
1521 unlock:
1522         rcu_read_unlock();
1523 }
1524
1525 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1526                                 long taskimp, long groupimp)
1527 {
1528         int cpu;
1529
1530         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1531                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1532                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1533                         continue;
1534
1535                 env->dst_cpu = cpu;
1536                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1537         }
1538 }
1539
1540 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1541 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1542 {
1543         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1544         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1545
1546         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1547                 return false;
1548
1549         /*
1550          * Only consider a task move if the source has a higher load
1551          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1552          *
1553          *      src->load                dst->load
1554          * --------------------- vs ---------------------
1555          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1556          */
1557         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1558
1559             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1560                 return true;
1561
1562         return false;
1563 }
1564
1565 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1566 {
1567         struct task_numa_env env = {
1568                 .p = p,
1569
1570                 .src_cpu = task_cpu(p),
1571                 .src_nid = task_node(p),
1572
1573                 .imbalance_pct = 112,
1574
1575                 .best_task = NULL,
1576                 .best_imp = 0,
1577                 .best_cpu = -1,
1578         };
1579         struct sched_domain *sd;
1580         unsigned long taskweight, groupweight;
1581         int nid, ret, dist;
1582         long taskimp, groupimp;
1583
1584         /*
1585          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1586          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1587          *
1588          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1589          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1590          * to satisfy here.
1591          */
1592         rcu_read_lock();
1593         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1594         if (sd)
1595                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1596         rcu_read_unlock();
1597
1598         /*
1599          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1600          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1601          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1602          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1603          */
1604         if (unlikely(!sd)) {
1605                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1606                 return -EINVAL;
1607         }
1608
1609         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1610         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1611         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1612         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1613         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1614         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1615         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1616         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1617
1618         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1619         if (numa_has_capacity(&env))
1620                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1621
1622         /*
1623          * Look at other nodes in these cases:
1624          * - there is no space available on the preferred_nid
1625          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1626          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1627          *   we need to check other locations.
1628          */
1629         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1630                 for_each_online_node(nid) {
1631                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1632                                 continue;
1633
1634                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1635                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1636                                                 dist != env.dist) {
1637                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1638                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1639                         }
1640
1641                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1642                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1643                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1644                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1645                                 continue;
1646
1647                         env.dist = dist;
1648                         env.dst_nid = nid;
1649                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1650                         if (numa_has_capacity(&env))
1651                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1652                 }
1653         }
1654
1655         /*
1656          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1657          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1658          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1659          * settle down.
1660          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1661          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1662          */
1663         if (p->numa_group) {
1664                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1665
1666                 if (env.best_cpu == -1)
1667                         nid = env.src_nid;
1668                 else
1669                         nid = env.dst_nid;
1670
1671                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1672                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1673         }
1674
1675         /* No better CPU than the current one was found. */
1676         if (env.best_cpu == -1)
1677                 return -EAGAIN;
1678
1679         /*
1680          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1681          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1682          */
1683         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1684
1685         if (env.best_task == NULL) {
1686                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1687                 if (ret != 0)
1688                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1689                 return ret;
1690         }
1691
1692         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1693         if (ret != 0)
1694                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1695         put_task_struct(env.best_task);
1696         return ret;
1697 }
1698
1699 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1700 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1701 {
1702         unsigned long interval = HZ;
1703
1704         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1705         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1706                 return;
1707
1708         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1709         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1710         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1711
1712         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1713         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1714                 return;
1715
1716         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1717         task_numa_migrate(p);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1722  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1723  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1724  * located.
1725  */
1726 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1727 {
1728         unsigned long faults, max_faults = 0;
1729         int nid, active_nodes = 0;
1730
1731         for_each_online_node(nid) {
1732                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1733                 if (faults > max_faults)
1734                         max_faults = faults;
1735         }
1736
1737         for_each_online_node(nid) {
1738                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1739                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1740                         active_nodes++;
1741         }
1742
1743         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1744         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1745 }
1746
1747 /*
1748  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1749  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1750  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1751  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1752  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1753  */
1754 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1755 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1756
1757 /*
1758  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1759  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1760  * the page accesses are shared with other processes.
1761  * Otherwise, decrease the scan period.
1762  */
1763 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1764                         unsigned long shared, unsigned long private)
1765 {
1766         unsigned int period_slot;
1767         int ratio;
1768         int diff;
1769
1770         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1771         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1772
1773         /*
1774          * If there were no record hinting faults then either the task is
1775          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1776          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1777          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1778          * node is overloaded. In either case, scan slower
1779          */
1780         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1781                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1782                         p->numa_scan_period << 1);
1783
1784                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1785                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1786
1787                 return;
1788         }
1789
1790         /*
1791          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1792          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1793          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1794          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1795          */
1796         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1797         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1798         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1799                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1800                 if (!slot)
1801                         slot = 1;
1802                 diff = slot * period_slot;
1803         } else {
1804                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1805
1806                 /*
1807                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1808                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1809                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1810                  * speaking the intent is that there is little point
1811                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1812                  * simply bounce migrations uselessly
1813                  */
1814                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1815                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1816         }
1817
1818         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1819                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1820         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1821 }
1822
1823 /*
1824  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1825  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1826  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1827  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1828  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1829  */
1830 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1831 {
1832         u64 runtime, delta, now;
1833         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1834         now = p->se.exec_start;
1835         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1836
1837         if (p->last_task_numa_placement) {
1838                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1839                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1840         } else {
1841                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1842                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1843         }
1844
1845         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1846         p->last_task_numa_placement = now;
1847
1848         return delta;
1849 }
1850
1851 /*
1852  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1853  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1854  * otherwise workloads might not converge.
1855  */
1856 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1857 {
1858         nodemask_t nodes;
1859         int dist;
1860
1861         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1862         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1863                 return nid;
1864
1865         /*
1866          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1867          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1868          * both the node itself, and on nearby nodes.
1869          */
1870         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1871                 unsigned long score, max_score = 0;
1872                 int node, max_node = nid;
1873
1874                 dist = sched_max_numa_distance;
1875
1876                 for_each_online_node(node) {
1877                         score = group_weight(p, node, dist);
1878                         if (score > max_score) {
1879                                 max_score = score;
1880                                 max_node = node;
1881                         }
1882                 }
1883                 return max_node;
1884         }
1885
1886         /*
1887          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1888          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1889          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1890          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1891          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1892          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1893          * keep the complexity of the search down.
1894          */
1895         nodes = node_online_map;
1896         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1897                 unsigned long max_faults = 0;
1898                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1899                 int a, b;
1900
1901                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1902                 if (!find_numa_distance(dist))
1903                         continue;
1904
1905                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1906                         unsigned long faults = 0;
1907                         nodemask_t this_group;
1908                         nodes_clear(this_group);
1909
1910                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1911                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1912                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1913                                         faults += group_faults(p, b);
1914                                         node_set(b, this_group);
1915                                         node_clear(b, nodes);
1916                                 }
1917                         }
1918
1919                         /* Remember the top group. */
1920                         if (faults > max_faults) {
1921                                 max_faults = faults;
1922                                 max_group = this_group;
1923                                 /*
1924                                  * subtle: at the smallest distance there is
1925                                  * just one node left in each "group", the
1926                                  * winner is the preferred nid.
1927                                  */
1928                                 nid = a;
1929                         }
1930                 }
1931                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1932                 if (!max_faults)
1933                         break;
1934                 nodes = max_group;
1935         }
1936         return nid;
1937 }
1938
1939 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1940 {
1941         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1942         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1943         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1944         unsigned long total_faults;
1945         u64 runtime, period;
1946         spinlock_t *group_lock = NULL;
1947
1948         /*
1949          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1950          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1951          * that the field is read in a single access:
1952          */
1953         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1954         if (p->numa_scan_seq == seq)
1955                 return;
1956         p->numa_scan_seq = seq;
1957         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1958
1959         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1960                        p->numa_faults_locality[1];
1961         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1962
1963         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1964         if (p->numa_group) {
1965                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1966                 spin_lock_irq(group_lock);
1967         }
1968
1969         /* Find the node with the highest number of faults */
1970         for_each_online_node(nid) {
1971                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1972                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1973                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1974                 int priv;
1975
1976                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1977                         long diff, f_diff, f_weight;
1978
1979                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1980                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1981                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1982                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1983
1984                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1985                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1986                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1987                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1988
1989                         /*
1990                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1991                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1992                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1993                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1994                          * faults are less important.
1995                          */
1996                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1997                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1998                                    (total_faults + 1);
1999                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2000                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2001
2002                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2003                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2004                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2005                         p->total_numa_faults += diff;
2006                         if (p->numa_group) {
2007                                 /*
2008                                  * safe because we can only change our own group
2009                                  *
2010                                  * mem_idx represents the offset for a given
2011                                  * nid and priv in a specific region because it
2012                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2013                                  */
2014                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2015                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2016                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2017                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2018                         }
2019                 }
2020
2021                 if (faults > max_faults) {
2022                         max_faults = faults;
2023                         max_nid = nid;
2024                 }
2025
2026                 if (group_faults > max_group_faults) {
2027                         max_group_faults = group_faults;
2028                         max_group_nid = nid;
2029                 }
2030         }
2031
2032         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2033
2034         if (p->numa_group) {
2035                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2036                 spin_unlock_irq(group_lock);
2037                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2038         }
2039
2040         if (max_faults) {
2041                 /* Set the new preferred node */
2042                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2043                         sched_setnuma(p, max_nid);
2044
2045                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2046                         numa_migrate_preferred(p);
2047         }
2048 }
2049
2050 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2051 {
2052         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2053 }
2054
2055 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2056 {
2057         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2058                 kfree_rcu(grp, rcu);
2059 }
2060
2061 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2062                         int *priv)
2063 {
2064         struct numa_group *grp, *my_grp;
2065         struct task_struct *tsk;
2066         bool join = false;
2067         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2068         int i;
2069
2070         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2071                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2072                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2073
2074                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2075                 if (!grp)
2076                         return;
2077
2078                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2079                 grp->active_nodes = 1;
2080                 grp->max_faults_cpu = 0;
2081                 spin_lock_init(&grp->lock);
2082                 grp->gid = p->pid;
2083                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2084                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2085                                                 nr_node_ids;
2086
2087                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2088                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2089
2090                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2091
2092                 grp->nr_tasks++;
2093                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2094         }
2095
2096         rcu_read_lock();
2097         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2098
2099         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2100                 goto no_join;
2101
2102         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2103         if (!grp)
2104                 goto no_join;
2105
2106         my_grp = p->numa_group;
2107         if (grp == my_grp)
2108                 goto no_join;
2109
2110         /*
2111          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2112          * the other task will join us.
2113          */
2114         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2115                 goto no_join;
2116
2117         /*
2118          * Tie-break on the grp address.
2119          */
2120         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2121                 goto no_join;
2122
2123         /* Always join threads in the same process. */
2124         if (tsk->mm == current->mm)
2125                 join = true;
2126
2127         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2128         if (flags & TNF_SHARED)
2129                 join = true;
2130
2131         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2132         *priv = !join;
2133
2134         if (join && !get_numa_group(grp))
2135                 goto no_join;
2136
2137         rcu_read_unlock();
2138
2139         if (!join)
2140                 return;
2141
2142         BUG_ON(irqs_disabled());
2143         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2144
2145         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2146                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2147                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2148         }
2149         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2150         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2151
2152         my_grp->nr_tasks--;
2153         grp->nr_tasks++;
2154
2155         spin_unlock(&my_grp->lock);
2156         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2157
2158         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2159
2160         put_numa_group(my_grp);
2161         return;
2162
2163 no_join:
2164         rcu_read_unlock();
2165         return;
2166 }
2167
2168 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2169 {
2170         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2171         void *numa_faults = p->numa_faults;
2172         unsigned long flags;
2173         int i;
2174
2175         if (grp) {
2176                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2177                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2178                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2179                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2180
2181                 grp->nr_tasks--;
2182                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2183                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2184                 put_numa_group(grp);
2185         }
2186
2187         p->numa_faults = NULL;
2188         kfree(numa_faults);
2189 }
2190
2191 /*
2192  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2193  */
2194 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2195 {
2196         struct task_struct *p = current;
2197         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2198         int cpu_node = task_node(current);
2199         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2200         struct numa_group *ng;
2201         int priv;
2202
2203         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2204                 return;
2205
2206         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2207         if (!p->mm)
2208                 return;
2209
2210         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2211         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2212                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2213                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2214
2215                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2216                 if (!p->numa_faults)
2217                         return;
2218
2219                 p->total_numa_faults = 0;
2220                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2221         }
2222
2223         /*
2224          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2225          * to be private if the accessing pid has not changed
2226          */
2227         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2228                 priv = 1;
2229         } else {
2230                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2231                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2232                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2233         }
2234
2235         /*
2236          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2237          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2238          * actively using should be counted as local. This allows the
2239          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2240          */
2241         ng = p->numa_group;
2242         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2243                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2244                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2245                 local = 1;
2246
2247         task_numa_placement(p);
2248
2249         /*
2250          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2251          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2252          */
2253         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2254                 numa_migrate_preferred(p);
2255
2256         if (migrated)
2257                 p->numa_pages_migrated += pages;
2258         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2259                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2260
2261         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2262         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2263         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2264 }
2265
2266 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2267 {
2268         /*
2269          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2270          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2271          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2272          * much of an issue though, since this is just used for
2273          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2274          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2275          */
2276         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2277         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2278 }
2279
2280 /*
2281  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2282  * Triggered from task_tick_numa().
2283  */
2284 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2285 {
2286         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2287         struct task_struct *p = current;
2288         struct mm_struct *mm = p->mm;
2289         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2290         struct vm_area_struct *vma;
2291         unsigned long start, end;
2292         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2293         long pages, virtpages;
2294
2295         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2296
2297         work->next = work; /* protect against double add */
2298         /*
2299          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2300          *
2301          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2302          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2303          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2304          * work.
2305          */
2306         if (p->flags & PF_EXITING)
2307                 return;
2308
2309         if (!mm->numa_next_scan) {
2310                 mm->numa_next_scan = now +
2311                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2312         }
2313
2314         /*
2315          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2316          */
2317         migrate = mm->numa_next_scan;
2318         if (time_before(now, migrate))
2319                 return;
2320
2321         if (p->numa_scan_period == 0) {
2322                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2323                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2324         }
2325
2326         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2327         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2328                 return;
2329
2330         /*
2331          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2332          * the next time around.
2333          */
2334         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2335
2336         start = mm->numa_scan_offset;
2337         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2338         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2339         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2340         if (!pages)
2341                 return;
2342
2343
2344         down_read(&mm->mmap_sem);
2345         vma = find_vma(mm, start);
2346         if (!vma) {
2347                 reset_ptenuma_scan(p);
2348                 start = 0;
2349                 vma = mm->mmap;
2350         }
2351         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2352                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2353                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2354                         continue;
2355                 }
2356
2357                 /*
2358                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2359                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2360                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2361                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2362                  */
2363                 if (!vma->vm_mm ||
2364                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2365                         continue;
2366
2367                 /*
2368                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2369                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2370                  */
2371                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2372                         continue;
2373
2374                 do {
2375                         start = max(start, vma->vm_start);
2376                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2377                         end = min(end, vma->vm_end);
2378                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2379
2380                         /*
2381                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2382                          * hpages that have at least one present PTE that
2383                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2384                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2385                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2386                          * areas faster.
2387                          */
2388                         if (nr_pte_updates)
2389                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2390                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2391
2392                         start = end;
2393                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2394                                 goto out;
2395
2396                         cond_resched();
2397                 } while (end != vma->vm_end);
2398         }
2399
2400 out:
2401         /*
2402          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2403          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2404          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2405          * scanner to the start so check it now.
2406          */
2407         if (vma)
2408                 mm->numa_scan_offset = start;
2409         else
2410                 reset_ptenuma_scan(p);
2411         up_read(&mm->mmap_sem);
2412
2413         /*
2414          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2415          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2416          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2417          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2418          */
2419         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2420                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2421                 p->node_stamp += 32 * diff;
2422         }
2423 }
2424
2425 /*
2426  * Drive the periodic memory faults..
2427  */
2428 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2429 {
2430         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2431         u64 period, now;
2432
2433         /*
2434          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2435          */
2436         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2437                 return;
2438
2439         /*
2440          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2441          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2442          * task needs to have done some actual work before we bother with
2443          * NUMA placement.
2444          */
2445         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2446         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2447
2448         if (now > curr->node_stamp + period) {
2449                 if (!curr->node_stamp)
2450                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2451                 curr->node_stamp += period;
2452
2453                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2454                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2455                         task_work_add(curr, work, true);
2456                 }
2457         }
2458 }
2459 #else
2460 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2461 {
2462 }
2463
2464 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2465 {
2466 }
2467
2468 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2469 {
2470 }
2471 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2472
2473 static void
2474 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2475 {
2476         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2477         if (!parent_entity(se))
2478                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2479 #ifdef CONFIG_SMP
2480         if (entity_is_task(se)) {
2481                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2482
2483                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2484                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2485         }
2486 #endif
2487         cfs_rq->nr_running++;
2488 }
2489
2490 static void
2491 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2492 {
2493         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2494         if (!parent_entity(se))
2495                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2496 #ifdef CONFIG_SMP
2497         if (entity_is_task(se)) {
2498                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2499                 list_del_init(&se->group_node);
2500         }
2501 #endif
2502         cfs_rq->nr_running--;
2503 }
2504
2505 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2506 # ifdef CONFIG_SMP
2507 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2508 {
2509         long tg_weight, load, shares;
2510
2511         /*
2512          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2513          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2514          * the shares for small weight interactive tasks.
2515          */
2516         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2517
2518         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2519
2520         /* Ensure tg_weight >= load */
2521         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2522         tg_weight += load;
2523
2524         shares = (tg->shares * load);
2525         if (tg_weight)
2526                 shares /= tg_weight;
2527
2528         if (shares < MIN_SHARES)
2529                 shares = MIN_SHARES;
2530         if (shares > tg->shares)
2531                 shares = tg->shares;
2532
2533         return shares;
2534 }
2535 # else /* CONFIG_SMP */
2536 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2537 {
2538         return tg->shares;
2539 }
2540 # endif /* CONFIG_SMP */
2541
2542 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2543                             unsigned long weight)
2544 {
2545         if (se->on_rq) {
2546                 /* commit outstanding execution time */
2547                 if (cfs_rq->curr == se)
2548                         update_curr(cfs_rq);
2549                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2550         }
2551
2552         update_load_set(&se->load, weight);
2553
2554         if (se->on_rq)
2555                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2556 }
2557
2558 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2559
2560 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2561 {
2562         struct task_group *tg;
2563         struct sched_entity *se;
2564         long shares;
2565
2566         tg = cfs_rq->tg;
2567         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2568         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2569                 return;
2570 #ifndef CONFIG_SMP
2571         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2572                 return;
2573 #endif
2574         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2575
2576         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2577 }
2578 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2579 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2580 {
2581 }
2582 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2583
2584 #ifdef CONFIG_SMP
2585 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2586 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2587         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2588         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2589         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2590         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2591         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2592         0x85aac367, 0x82cd8698,
2593 };
2594
2595 /*
2596  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2597  * over-estimates when re-combining.
2598  */
2599 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2600             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2601          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2602         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2603 };
2604
2605 /*
2606  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2607  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2608  * were generated:
2609  */
2610 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2611             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2612         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2613 };
2614
2615 /*
2616  * Approximate:
2617  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2618  */
2619 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2620 {
2621         unsigned int local_n;
2622
2623         if (!n)
2624                 return val;
2625         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2626                 return 0;
2627
2628         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2629         local_n = n;
2630
2631         /*
2632          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2633          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2634          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2635          *
2636          * To achieve constant time decay_load.
2637          */
2638         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2639                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2640                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2641         }
2642
2643         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2644         return val;
2645 }
2646
2647 /*
2648  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2649  * average will be: \Sum 1024*y^n
2650  *
2651  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2652  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2653  */
2654 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2655 {
2656         u32 contrib = 0;
2657
2658         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2659                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2660         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2661                 return LOAD_AVG_MAX;
2662
2663         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2664         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2665         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2666         contrib = decay_load(contrib, n);
2667         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2668 }
2669
2670 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2671
2672 /*
2673  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2674  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2675  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2676  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2677  *
2678  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2679  *      p0            p1           p2
2680  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2681  *
2682  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2683  *
2684  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2685  * following representation of historical load:
2686  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2687  *
2688  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2689  *   y^32 = 0.5
2690  *
2691  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2692  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2693  * (u_0).
2694  *
2695  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2696  * sum again by y is sufficient to update:
2697  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2698  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2699  */
2700 static __always_inline int
2701 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2702                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2703 {
2704         u64 delta, scaled_delta, periods;
2705         u32 contrib;
2706         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2707         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2708
2709         delta = now - sa->last_update_time;
2710         /*
2711          * This should only happen when time goes backwards, which it
2712          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2713          */
2714         if ((s64)delta < 0) {
2715                 sa->last_update_time = now;
2716                 return 0;
2717         }
2718
2719         /*
2720          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2721          * approximation of 1us and fast to compute.
2722          */
2723         delta >>= 10;
2724         if (!delta)
2725                 return 0;
2726         sa->last_update_time = now;
2727
2728         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2729         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2730
2731         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2732         delta_w = sa->period_contrib;
2733         if (delta + delta_w >= 1024) {
2734                 decayed = 1;
2735
2736                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2737                 sa->period_contrib = 0;
2738
2739                 /*
2740                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2741                  * out how much from delta we need to complete the current
2742                  * period and accrue it.
2743                  */
2744                 delta_w = 1024 - delta_w;
2745                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2746                 if (weight) {
2747                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2748                         if (cfs_rq) {
2749                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2750                                                 weight * scaled_delta_w;
2751                         }
2752                 }
2753                 if (running)
2754                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2755
2756                 delta -= delta_w;
2757
2758                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2759                 periods = delta / 1024;
2760                 delta %= 1024;
2761
2762                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2763                 if (cfs_rq) {
2764                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2765                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2766                 }
2767                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2768
2769                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2770                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2771                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2772                 if (weight) {
2773                         sa->load_sum += weight * contrib;
2774                         if (cfs_rq)
2775                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2776                 }
2777                 if (running)
2778                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2779         }
2780
2781         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2782         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2783         if (weight) {
2784                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2785                 if (cfs_rq)
2786                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2787         }
2788         if (running)
2789                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2790
2791         sa->period_contrib += delta;
2792
2793         if (decayed) {
2794                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2795                 if (cfs_rq) {
2796                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2797                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2798                 }
2799                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2800         }
2801
2802         return decayed;
2803 }
2804
2805 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2806 /*
2807  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2808  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2809  */
2810 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2811 {
2812         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2813
2814         /*
2815          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2816          */
2817         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2818                 return;
2819
2820         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2821                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2822                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2823         }
2824 }
2825
2826 /*
2827  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2828  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2829  * including the state of rq->lock, should be made.
2830  */
2831 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2832                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2833 {
2834         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2835                 return;
2836
2837         /*
2838          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2839          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2840          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2841          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2842          * the wakee more load sounds not bad.
2843          */
2844         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2845                 u64 p_last_update_time;
2846                 u64 n_last_update_time;
2847
2848 #ifndef CONFIG_64BIT
2849                 u64 p_last_update_time_copy;
2850                 u64 n_last_update_time_copy;
2851
2852                 do {
2853                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2854                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2855
2856                         smp_rmb();
2857
2858                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2859                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2860
2861                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2862                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2863 #else
2864                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2865                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2866 #endif
2867                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2868                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2869                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2870         }
2871 }
2872 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2873 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2874 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2875
2876 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2877 {
2878         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2879                 /*
2880                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2881                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2882                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2883                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2884                  * the next tick/schedule should update.
2885                  *
2886                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2887                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2888                  * number include things like RT tasks.
2889                  *
2890                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2891                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2892                  *
2893                  * See cpu_util().
2894                  */
2895                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
2896         }
2897 }
2898
2899 /*
2900  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2901  *
2902  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2903  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2904  * values.
2905  */
2906 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2907         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2908         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2909         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2910         res = var - val;                                        \
2911         if (res > var)                                          \
2912                 res = 0;                                        \
2913         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2914 } while (0)
2915
2916 /**
2917  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
2918  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
2919  * @cfs_rq: cfs_rq to update
2920  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
2921  *
2922  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
2923  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
2924  * post_init_entity_util_avg().
2925  *
2926  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
2927  *
2928  * Returns true if the load decayed or we removed utilization. It is expected
2929  * that one calls update_tg_load_avg() on this condition, but after you've
2930  * modified the cfs_rq avg (attach/detach), such that we propagate the new
2931  * avg up.
2932  */
2933 static inline int
2934 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2935 {
2936         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2937         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2938
2939         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2940                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2941                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2942                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2943                 removed_load = 1;
2944         }
2945
2946         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2947                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2948                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2949                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2950                 removed_util = 1;
2951         }
2952
2953         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2954                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2955
2956 #ifndef CONFIG_64BIT
2957         smp_wmb();
2958         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2959 #endif
2960
2961         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2962                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2963
2964         return decayed || removed_load;
2965 }
2966
2967 /* Update task and its cfs_rq load average */
2968 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2969 {
2970         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2971         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2972         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2973         int cpu = cpu_of(rq);
2974
2975         /*
2976          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2977          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2978          */
2979         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2980                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2981                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2982
2983         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2984                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2985 }
2986
2987 /**
2988  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
2989  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
2990  * @se: sched_entity to attach
2991  *
2992  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
2993  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
2994  */
2995 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2996 {
2997         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2998                 goto skip_aging;
2999
3000         /*
3001          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
3002          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
3003          *
3004          * Or we're fresh through post_init_entity_util_avg().
3005          */
3006         if (se->avg.last_update_time) {
3007                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3008                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3009
3010                 /*
3011                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
3012                  * absent from the fair class for too long.
3013                  */
3014         }
3015
3016 skip_aging:
3017         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3018         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3019         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3020         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3021         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3022
3023         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3024 }
3025
3026 /**
3027  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3028  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3029  * @se: sched_entity to detach
3030  *
3031  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3032  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3033  */
3034 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3035 {
3036         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3037                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3038                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3039
3040         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3041         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3042         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3043         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3044
3045         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3046 }
3047
3048 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3049 static inline void
3050 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3051 {
3052         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3053         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3054         int migrated, decayed;
3055
3056         migrated = !sa->last_update_time;
3057         if (!migrated) {
3058                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3059                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3060                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3061         }
3062
3063         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3064
3065         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3066         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3067
3068         if (migrated)
3069                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3070
3071         if (decayed || migrated)
3072                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3073 }
3074
3075 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3076 static inline void
3077 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3078 {
3079         update_load_avg(se, 1);
3080
3081         cfs_rq->runnable_load_avg =
3082                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3083         cfs_rq->runnable_load_sum =
3084                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3085 }
3086
3087 #ifndef CONFIG_64BIT
3088 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3089 {
3090         u64 last_update_time_copy;
3091         u64 last_update_time;
3092
3093         do {
3094                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3095                 smp_rmb();
3096                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3097         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3098
3099         return last_update_time;
3100 }
3101 #else
3102 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3103 {
3104         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3105 }
3106 #endif
3107
3108 /*
3109  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3110  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3111  */
3112 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3113 {
3114         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3115         u64 last_update_time;
3116
3117         /*
3118          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3119          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3120          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3121          *
3122          * Similarly for groups, they will have passed through
3123          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3124          * calls this.
3125          */
3126
3127         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3128
3129         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3130         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3131         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3132 }
3133
3134 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3135 {
3136         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3137 }
3138
3139 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3140 {
3141         return cfs_rq->avg.load_avg;
3142 }
3143
3144 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3145
3146 #else /* CONFIG_SMP */
3147
3148 static inline int
3149 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3150 {
3151         return 0;
3152 }
3153
3154 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3155 {
3156         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3157 }
3158
3159 static inline void
3160 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3161 static inline void
3162 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3163 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3164
3165 static inline void
3166 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3167 static inline void
3168 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3169
3170 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3171 {
3172         return 0;
3173 }
3174
3175 #endif /* CONFIG_SMP */
3176
3177 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3178 {
3179 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3180         struct task_struct *tsk = NULL;
3181
3182         if (entity_is_task(se))
3183                 tsk = task_of(se);
3184
3185         if (se->statistics.sleep_start) {
3186                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3187
3188                 if ((s64)delta < 0)
3189                         delta = 0;
3190
3191                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3192                         se->statistics.sleep_max = delta;
3193
3194                 se->statistics.sleep_start = 0;
3195                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3196
3197                 if (tsk) {
3198                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3199                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3200                 }
3201         }
3202         if (se->statistics.block_start) {
3203                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3204
3205                 if ((s64)delta < 0)
3206                         delta = 0;
3207
3208                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3209                         se->statistics.block_max = delta;
3210
3211                 se->statistics.block_start = 0;
3212                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3213
3214                 if (tsk) {
3215                         if (tsk->in_iowait) {
3216                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3217                                 se->statistics.iowait_count++;
3218                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3219                         }
3220
3221                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3222
3223                         /*
3224                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3225                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3226                          * amount of time that the task spent sleeping:
3227                          */
3228                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3229                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3230                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3231                                                 delta >> 20);
3232                         }
3233                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3234                 }
3235         }
3236 #endif
3237 }
3238
3239 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3240 {
3241 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3242         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3243
3244         if (d < 0)
3245                 d = -d;
3246
3247         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3248                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3249 #endif
3250 }
3251
3252 static void
3253 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3254 {
3255         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3256
3257         /*
3258          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3259          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3260          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3261          * stays open at the end.
3262          */
3263         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3264                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3265
3266         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3267         if (!initial) {
3268                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3269
3270                 /*
3271                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3272                  * for a gentler effect of sleepers:
3273                  */
3274                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3275                         thresh >>= 1;
3276
3277                 vruntime -= thresh;
3278         }
3279
3280         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3281         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3282 }
3283
3284 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3285
3286 static inline void check_schedstat_required(void)
3287 {
3288 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3289         if (schedstat_enabled())
3290                 return;
3291
3292         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3293         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3294                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3295                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3296                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3297                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3298                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3299                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3300                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3301                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3302         }
3303 #endif
3304 }
3305
3306
3307 /*
3308  * MIGRATION
3309  *
3310  *      dequeue
3311  *        update_curr()
3312  *          update_min_vruntime()
3313  *        vruntime -= min_vruntime
3314  *
3315  *      enqueue
3316  *        update_curr()
3317  *          update_min_vruntime()
3318  *        vruntime += min_vruntime
3319  *
3320  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3321  * min_vruntime are up-to-date.
3322  *
3323  * WAKEUP (remote)
3324  *
3325  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3326  *        vruntime -= min_vruntime
3327  *
3328  *      enqueue
3329  *        update_curr()
3330  *          update_min_vruntime()
3331  *        vruntime += min_vruntime
3332  *
3333  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3334  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3335  */
3336
3337 static void
3338 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3339 {
3340         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3341         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3342
3343         /*
3344          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3345          * update_curr().
3346          */
3347         if (renorm && curr)
3348                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3349
3350         update_curr(cfs_rq);
3351
3352         /*
3353          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3354          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3355          * placed in the past could significantly boost this task to the
3356          * fairness detriment of existing tasks.
3357          */
3358         if (renorm && !curr)
3359                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3360
3361         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3362         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3363         update_cfs_shares(cfs_rq);
3364
3365         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3366                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3367                 if (schedstat_enabled())
3368                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3369         }
3370
3371         check_schedstat_required();
3372         if (schedstat_enabled()) {
3373                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3374                 check_spread(cfs_rq, se);
3375         }
3376         if (!curr)
3377                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3378         se->on_rq = 1;
3379
3380         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3381                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3382                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3383         }
3384 }
3385
3386 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3387 {
3388         for_each_sched_entity(se) {
3389                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3390                 if (cfs_rq->last != se)
3391                         break;
3392
3393                 cfs_rq->last = NULL;
3394         }
3395 }
3396
3397 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3398 {
3399         for_each_sched_entity(se) {
3400                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3401                 if (cfs_rq->next != se)
3402                         break;
3403
3404                 cfs_rq->next = NULL;
3405         }
3406 }
3407
3408 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3409 {
3410         for_each_sched_entity(se) {
3411                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3412                 if (cfs_rq->skip != se)
3413                         break;
3414
3415                 cfs_rq->skip = NULL;
3416         }
3417 }
3418
3419 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3420 {
3421         if (cfs_rq->last == se)
3422                 __clear_buddies_last(se);
3423
3424         if (cfs_rq->next == se)
3425                 __clear_buddies_next(se);
3426
3427         if (cfs_rq->skip == se)
3428                 __clear_buddies_skip(se);
3429 }
3430
3431 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3432
3433 static void
3434 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3435 {
3436         /*
3437          * Update run-time statistics of the 'current'.
3438          */
3439         update_curr(cfs_rq);
3440         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3441
3442         if (schedstat_enabled())
3443                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3444
3445         clear_buddies(cfs_rq, se);
3446
3447         if (se != cfs_rq->curr)
3448                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3449         se->on_rq = 0;
3450         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3451
3452         /*
3453          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3454          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3455          * movement in our normalized position.
3456          */
3457         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3458                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3459
3460         /* return excess runtime on last dequeue */
3461         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3462
3463         update_min_vruntime(cfs_rq);
3464         update_cfs_shares(cfs_rq);
3465 }
3466
3467 /*
3468  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3469  */
3470 static void
3471 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3472 {
3473         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3474         struct sched_entity *se;
3475         s64 delta;
3476
3477         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3478         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3479         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3480                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3481                 /*
3482                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3483                  * re-elected due to buddy favours.
3484                  */
3485                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3486                 return;
3487         }
3488
3489         /*
3490          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3491          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3492          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3493          */
3494         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3495                 return;
3496
3497         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3498         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3499
3500         if (delta < 0)
3501                 return;
3502
3503         if (delta > ideal_runtime)
3504                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3505 }
3506
3507 static void
3508 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3509 {
3510         /* 'current' is not kept within the tree. */
3511         if (se->on_rq) {
3512                 /*
3513                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3514                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3515                  * runqueue.
3516                  */
3517                 if (schedstat_enabled())
3518                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3519                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3520                 update_load_avg(se, 1);
3521         }
3522
3523         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3524         cfs_rq->curr = se;
3525 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3526         /*
3527          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3528          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3529          * when there are only lesser-weight tasks around):
3530          */
3531         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3532                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3533                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3534         }
3535 #endif
3536         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3537 }
3538
3539 static int
3540 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3541
3542 /*
3543  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3544  * 1) keep things fair between processes/task groups
3545  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3546  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3547  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3548  */
3549 static struct sched_entity *
3550 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3551 {
3552         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3553         struct sched_entity *se;
3554
3555         /*
3556          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3557          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3558          */
3559         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3560                 left = curr;
3561
3562         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3563
3564         /*
3565          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3566          * be done without getting too unfair.
3567          */
3568         if (cfs_rq->skip == se) {
3569                 struct sched_entity *second;
3570
3571                 if (se == curr) {
3572                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3573                 } else {
3574                         second = __pick_next_entity(se);
3575                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3576                                 second = curr;
3577                 }
3578
3579                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3580                         se = second;
3581         }
3582
3583         /*
3584          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3585          */
3586         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3587                 se = cfs_rq->last;
3588
3589         /*
3590          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3591          */
3592         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3593                 se = cfs_rq->next;
3594
3595         clear_buddies(cfs_rq, se);
3596
3597         return se;
3598 }
3599
3600 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3601
3602 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3603 {
3604         /*
3605          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3606          * was not called and update_curr() has to be done:
3607          */
3608         if (prev->on_rq)
3609                 update_curr(cfs_rq);
3610
3611         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3612         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3613
3614         if (schedstat_enabled()) {
3615                 check_spread(cfs_rq, prev);
3616                 if (prev->on_rq)
3617                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3618         }
3619
3620         if (prev->on_rq) {
3621                 /* Put 'current' back into the tree. */
3622                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3623                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3624                 update_load_avg(prev, 0);
3625         }
3626         cfs_rq->curr = NULL;
3627 }
3628
3629 static void
3630 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3631 {
3632         /*
3633          * Update run-time statistics of the 'current'.
3634          */
3635         update_curr(cfs_rq);
3636
3637         /*
3638          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3639          */
3640         update_load_avg(curr, 1);
3641         update_cfs_shares(cfs_rq);
3642
3643 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3644         /*
3645          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3646          * validating it and just reschedule.
3647          */
3648         if (queued) {
3649                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3650                 return;
3651         }
3652         /*
3653          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3654          */
3655         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3656                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3657                 return;
3658 #endif
3659
3660         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3661                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3662 }
3663
3664
3665 /**************************************************
3666  * CFS bandwidth control machinery
3667  */
3668
3669 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3670
3671 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3672 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3673
3674 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3675 {
3676         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3677 }
3678
3679 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3680 {
3681         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3682 }
3683
3684 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3685 {
3686         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3687 }
3688 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3689 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3690 {
3691         return true;
3692 }
3693
3694 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3695 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3696 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3697
3698 /*
3699  * default period for cfs group bandwidth.
3700  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3701  */
3702 static inline u64 default_cfs_period(void)
3703 {
3704         return 100000000ULL;
3705 }
3706
3707 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3708 {
3709         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3710 }
3711
3712 /*
3713  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3714  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3715  * additional synchronization around rq->lock.
3716  *
3717  * requires cfs_b->lock
3718  */
3719 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3720 {
3721         u64 now;
3722
3723         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3724                 return;
3725
3726         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3727         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3728         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3729 }
3730
3731 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3732 {
3733         return &tg->cfs_bandwidth;
3734 }
3735
3736 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3737 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3738 {
3739         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3740                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3741
3742         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3743 }
3744
3745 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3746 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3747 {
3748         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3749         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3750         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3751
3752         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3753         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3754
3755         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3756         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3757                 amount = min_amount;
3758         else {
3759                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3760
3761                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3762                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3763                         cfs_b->runtime -= amount;
3764                         cfs_b->idle = 0;
3765                 }
3766         }
3767         expires = cfs_b->runtime_expires;
3768         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3769
3770         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3771         /*
3772          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3773          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3774          * issued.
3775          */
3776         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3777                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3778
3779         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3780 }
3781
3782 /*
3783  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3784  * fact that rq->clock snapshots this value.
3785  */
3786 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3787 {
3788         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3789
3790         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3791         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3792                 return;
3793
3794         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3795                 return;
3796
3797         /*
3798          * If the local deadline has passed we have to consider the
3799          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3800          * has not truly expired.
3801          *
3802          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3803          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3804          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3805          * exact equality, so a partial write will still work.
3806          */
3807
3808         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3809                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3810                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3811         } else {
3812                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3813                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3814         }
3815 }
3816
3817 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3818 {
3819         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3820         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3821         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3822
3823         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3824                 return;
3825
3826         /*
3827          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3828          * hierarchy can be throttled
3829          */
3830         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3831                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3832 }
3833
3834 static __always_inline
3835 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3836 {
3837         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3838                 return;
3839
3840         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3841 }
3842
3843 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3844 {
3845         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3846 }
3847
3848 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3849 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3850 {
3851         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3852 }
3853
3854 /*
3855  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3856  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3857  * load-balance operations.
3858  */
3859 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3860                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3861 {
3862         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3863
3864         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3865         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3866
3867         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3868                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3869 }
3870
3871 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3872 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3873 {
3874         struct rq *rq = data;
3875         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3876
3877         cfs_rq->throttle_count--;
3878         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3879                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3880                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3881                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3882         }
3883
3884         return 0;
3885 }
3886
3887 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3888 {
3889         struct rq *rq = data;
3890         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3891
3892         /* group is entering throttled state, stop time */
3893         if (!cfs_rq->throttle_count)
3894                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3895         cfs_rq->throttle_count++;
3896
3897         return 0;
3898 }
3899
3900 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3901 {
3902         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3903         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3904         struct sched_entity *se;
3905         long task_delta, dequeue = 1;
3906         bool empty;
3907
3908         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3909
3910         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3911         rcu_read_lock();
3912         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3913         rcu_read_unlock();
3914
3915         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3916         for_each_sched_entity(se) {
3917                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3918                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3919                 if (!se->on_rq)
3920                         break;
3921
3922                 if (dequeue)
3923                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3924                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3925
3926                 if (qcfs_rq->load.weight)
3927                         dequeue = 0;
3928         }
3929
3930         if (!se)
3931                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3932
3933         cfs_rq->throttled = 1;
3934         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3935         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3936         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3937
3938         /*
3939          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3940          * distribute_cfs_runtime will not see us
3941          */
3942         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3943
3944         /*
3945          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3946          * timer is running.
3947          */
3948         if (empty)
3949                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3950
3951         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3952 }
3953
3954 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3955 {
3956         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3957         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3958         struct sched_entity *se;
3959         int enqueue = 1;
3960         long task_delta;
3961
3962         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3963
3964         cfs_rq->throttled = 0;
3965
3966         update_rq_clock(rq);
3967
3968         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3969         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3970         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3971         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3972
3973         /* update hierarchical throttle state */
3974         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3975
3976         if (!cfs_rq->load.weight)
3977                 return;
3978
3979         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3980         for_each_sched_entity(se) {
3981                 if (se->on_rq)
3982                         enqueue = 0;
3983
3984                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3985                 if (enqueue)
3986                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3987                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3988
3989                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3990                         break;
3991         }
3992
3993         if (!se)
3994                 add_nr_running(rq, task_delta);
3995
3996         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3997         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3998                 resched_curr(rq);
3999 }
4000
4001 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4002                 u64 remaining, u64 expires)
4003 {
4004         struct cfs_rq *cfs_rq;
4005         u64 runtime;
4006         u64 starting_runtime = remaining;
4007
4008         rcu_read_lock();
4009         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4010                                 throttled_list) {
4011                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4012
4013                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4014                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4015                         goto next;
4016
4017                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4018                 if (runtime > remaining)
4019                         runtime = remaining;
4020                 remaining -= runtime;
4021
4022                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4023                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4024
4025                 /* we check whether we're throttled above */
4026                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4027                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4028
4029 next:
4030                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4031
4032                 if (!remaining)
4033                         break;
4034         }
4035         rcu_read_unlock();
4036
4037         return starting_runtime - remaining;
4038 }
4039
4040 /*
4041  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4042  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4043  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4044  * used to track this state.
4045  */
4046 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4047 {
4048         u64 runtime, runtime_expires;
4049         int throttled;
4050
4051         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4052         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4053                 goto out_deactivate;
4054
4055         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4056         cfs_b->nr_periods += overrun;
4057
4058         /*
4059          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4060          * we're going inactive then everything else can be deferred
4061          */
4062         if (cfs_b->idle && !throttled)
4063                 goto out_deactivate;
4064
4065         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4066
4067         if (!throttled) {
4068                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4069                 cfs_b->idle = 1;
4070                 return 0;
4071         }
4072
4073         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4074         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4075
4076         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4077
4078         /*
4079          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4080          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4081          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4082          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4083          * only by limited amounts in that extreme case.
4084          */
4085         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4086                 runtime = cfs_b->runtime;
4087                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4088                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4089                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4090                                                  runtime_expires);
4091                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4092
4093                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4094
4095                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4096         }
4097
4098         /*
4099          * While we are ensured activity in the period following an
4100          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4101          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4102          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4103          */
4104         cfs_b->idle = 0;
4105
4106         return 0;
4107
4108 out_deactivate:
4109         return 1;
4110 }
4111
4112 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4113 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4114 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4115 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4116 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4117 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4118
4119 /*
4120  * Are we near the end of the current quota period?
4121  *
4122  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4123  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4124  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4125  */
4126 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4127 {
4128         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4129         u64 remaining;
4130
4131         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4132         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4133                 return 1;
4134
4135         /* is a quota refresh about to occur? */
4136         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4137         if (remaining < min_expire)
4138                 return 1;
4139
4140         return 0;
4141 }
4142
4143 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4144 {
4145         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4146
4147         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4148         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4149                 return;
4150
4151         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4152                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4153                         HRTIMER_MODE_REL);
4154 }
4155
4156 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4157 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4158 {
4159         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4160         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4161
4162         if (slack_runtime <= 0)
4163                 return;
4164
4165         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4166         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4167             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4168                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4169
4170                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4171                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4172                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4173                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4174         }
4175         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4176
4177         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4178         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4179 }
4180
4181 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4182 {
4183         if (!cfs_bandwidth_used())
4184                 return;
4185
4186         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4187                 return;
4188
4189         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4190 }
4191
4192 /*
4193  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4194  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4195  */
4196 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4197 {
4198         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4199         u64 expires;
4200
4201         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4202         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4203         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4204                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4205                 return;
4206         }
4207
4208         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4209                 runtime = cfs_b->runtime;
4210
4211         expires = cfs_b->runtime_expires;
4212         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4213
4214         if (!runtime)
4215                 return;
4216
4217         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4218
4219         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4220         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4221                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4222         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4223 }
4224
4225 /*
4226  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4227  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4228  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4229  */
4230 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4231 {
4232         if (!cfs_bandwidth_used())
4233                 return;
4234
4235         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4236         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4237                 return;
4238
4239         /* ensure the group is not already throttled */
4240         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4241                 return;
4242
4243         /* update runtime allocation */
4244         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4245         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4246                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4247 }
4248
4249 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4250 {
4251         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4252
4253         if (!cfs_bandwidth_used())
4254                 return;
4255
4256         if (!tg->parent)
4257                 return;
4258
4259         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4260         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4261
4262         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4263         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4264 }
4265
4266 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4267 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4268 {
4269         if (!cfs_bandwidth_used())
4270                 return false;
4271
4272         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4273                 return false;
4274
4275         /*
4276          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4277          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4278          */
4279         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4280                 return true;
4281
4282         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4283         return true;
4284 }
4285
4286 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4287 {
4288         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4289                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4290
4291         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4292
4293         return HRTIMER_NORESTART;
4294 }
4295
4296 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4297 {
4298         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4299                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4300         int overrun;
4301         int idle = 0;
4302
4303         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4304         for (;;) {
4305                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4306                 if (!overrun)
4307                         break;
4308
4309                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4310         }
4311         if (idle)
4312                 cfs_b->period_active = 0;
4313         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4314
4315         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4316 }
4317
4318 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4319 {
4320         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4321         cfs_b->runtime = 0;
4322         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4323         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4324
4325         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4326         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4327         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4328         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4329         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4330 }
4331
4332 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4333 {
4334         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4335         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4336 }
4337
4338 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4339 {
4340         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4341
4342         if (!cfs_b->period_active) {
4343                 cfs_b->period_active = 1;
4344                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4345                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4346         }
4347 }
4348
4349 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4350 {
4351         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4352         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4353                 return;
4354
4355         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4356         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4357 }
4358
4359 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4360 {
4361         struct cfs_rq *cfs_rq;
4362
4363         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4364                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4365
4366                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4367                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4368                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4369         }
4370 }
4371
4372 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4373 {
4374         struct cfs_rq *cfs_rq;
4375
4376         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4377                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4378                         continue;
4379
4380                 /*
4381                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4382                  * there's some valid quota amount
4383                  */
4384                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4385                 /*
4386                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4387                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4388                  */
4389                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4390
4391                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4392                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4393         }
4394 }
4395
4396 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4397 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4398 {
4399         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4400 }
4401
4402 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4403 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4404 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4405 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4406 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4407
4408 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4409 {
4410         return 0;
4411 }
4412
4413 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4414 {
4415         return 0;
4416 }
4417
4418 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4419                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4420 {
4421         return 0;
4422 }
4423
4424 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4425
4426 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4427 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4428 #endif
4429
4430 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4431 {
4432         return NULL;
4433 }
4434 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4435 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4436 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4437
4438 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4439
4440 /**************************************************
4441  * CFS operations on tasks:
4442  */
4443
4444 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4445 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4446 {
4447         struct sched_entity *se = &p->se;
4448         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4449
4450         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4451
4452         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4453                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4454                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4455                 s64 delta = slice - ran;
4456
4457                 if (delta < 0) {
4458                         if (rq->curr == p)
4459                                 resched_curr(rq);
4460                         return;
4461                 }
4462                 hrtick_start(rq, delta);
4463         }
4464 }
4465
4466 /*
4467  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4468  * current task is from our class and nr_running is low enough
4469  * to matter.
4470  */
4471 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4472 {
4473         struct task_struct *curr = rq->curr;
4474
4475         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4476                 return;
4477
4478         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4479                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4480 }
4481 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4482 static inline void
4483 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4484 {
4485 }
4486
4487 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4488 {
4489 }
4490 #endif
4491
4492 /*
4493  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4494  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4495  * then put the task into the rbtree:
4496  */
4497 static void
4498 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4499 {
4500         struct cfs_rq *cfs_rq;
4501         struct sched_entity *se = &p->se;
4502
4503         for_each_sched_entity(se) {
4504                 if (se->on_rq)
4505                         break;
4506                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4507                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4508
4509                 /*
4510                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4511                  *
4512                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4513                  * post the final h_nr_running increment below.
4514                  */
4515                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4516                         break;
4517                 cfs_rq->h_nr_running++;
4518
4519                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4520         }
4521
4522         for_each_sched_entity(se) {
4523                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4524                 cfs_rq->h_nr_running++;
4525
4526                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4527                         break;
4528
4529                 update_load_avg(se, 1);
4530                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4531         }
4532
4533         if (!se)
4534                 add_nr_running(rq, 1);
4535
4536         hrtick_update(rq);
4537 }
4538
4539 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4540
4541 /*
4542  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4543  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4544  * update the fair scheduling stats:
4545  */
4546 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4547 {
4548         struct cfs_rq *cfs_rq;
4549         struct sched_entity *se = &p->se;
4550         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4551
4552         for_each_sched_entity(se) {
4553                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4554                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4555
4556                 /*
4557                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4558                  *
4559                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4560                  * post the final h_nr_running decrement below.
4561                 */
4562                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4563                         break;
4564                 cfs_rq->h_nr_running--;
4565
4566                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4567                 if (cfs_rq->load.weight) {
4568                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4569                         se = parent_entity(se);
4570                         /*
4571                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4572                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4573                          */
4574                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4575                                 set_next_buddy(se);
4576                         break;
4577                 }
4578                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4579         }
4580
4581         for_each_sched_entity(se) {
4582                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4583                 cfs_rq->h_nr_running--;
4584
4585                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4586                         break;
4587
4588                 update_load_avg(se, 1);
4589                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4590         }
4591
4592         if (!se)
4593                 sub_nr_running(rq, 1);
4594
4595         hrtick_update(rq);
4596 }
4597
4598 #ifdef CONFIG_SMP
4599 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4600 /*
4601  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4602  */
4603
4604 /*
4605  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4606  *
4607  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4608  *
4609  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4610  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4611  *
4612  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4613  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4614  *
4615  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4616  *
4617  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4618  *
4619  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4620  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4621  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4622  * fixed_power_int())
4623  *
4624  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4625  */
4626 #define DEGRADE_SHIFT           7
4627
4628 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4629 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4630         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4631         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4632         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4633         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4634         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4635 };
4636
4637 /*
4638  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4639  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4640  * adding any new load.
4641  */
4642 static unsigned long
4643 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4644 {
4645         int j = 0;
4646
4647         if (!missed_updates)
4648                 return load;
4649
4650         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4651                 return 0;
4652
4653         if (idx == 1)
4654                 return load >> missed_updates;
4655
4656         while (missed_updates) {
4657                 if (missed_updates % 2)
4658                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4659
4660                 missed_updates >>= 1;
4661                 j++;
4662         }
4663         return load;
4664 }
4665 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4666
4667 /**
4668  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4669  * @this_rq: The rq to update statistics for
4670  * @this_load: The current load
4671  * @pending_updates: The number of missed updates
4672  *
4673  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4674  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4675  *
4676  * This function computes a decaying average:
4677  *
4678  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4679  *
4680  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4681  * the @pending_updates argument.
4682  *
4683  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4684  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4685  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4686  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4687  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4688  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4689  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4690  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4691  *
4692  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4693  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4694  *
4695  * For regular NOHZ, this reduces to:
4696  *
4697  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4698  *
4699  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4700  * term.
4701  */
4702 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4703                             unsigned long pending_updates)
4704 {
4705         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4706         int i, scale;
4707
4708         this_rq->nr_load_updates++;
4709
4710         /* Update our load: */
4711         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4712         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4713                 unsigned long old_load, new_load;
4714
4715                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4716
4717                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4718 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4719                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4720                 if (tickless_load) {
4721                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4722                         /*
4723                          * old_load can never be a negative value because a
4724                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4725                          * original tickless_load.
4726                          */
4727                         old_load += tickless_load;
4728                 }
4729 #endif
4730                 new_load = this_load;
4731                 /*
4732                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4733                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4734                  * example.
4735                  */
4736                 if (new_load > old_load)
4737                         new_load += scale - 1;
4738
4739                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4740         }
4741
4742         sched_avg_update(this_rq);
4743 }
4744
4745 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4746 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4747 {
4748         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4749 }
4750
4751 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4752 /*
4753  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4754  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4755  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4756  *
4757  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4758  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4759  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4760  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4761  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4762  *
4763  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4764  */
4765
4766 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4767                                  unsigned long curr_jiffies,
4768                                  unsigned long load)
4769 {
4770         unsigned long pending_updates;
4771
4772         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4773         if (pending_updates) {
4774                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4775                 /*
4776                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4777                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4778                  * its weighted load.
4779                  */
4780                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4781         }
4782 }
4783
4784 /*
4785  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4786  * idle balance.
4787  */
4788 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4789 {
4790         /*
4791          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4792          */
4793         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4794                 return;
4795
4796         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4797 }
4798
4799 /*
4800  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4801  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4802  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4803  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4804  */
4805 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4806 {
4807         struct rq *this_rq = this_rq();
4808
4809         /*
4810          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4811          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4812          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4813          */
4814         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4815 }
4816
4817 /*
4818  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4819  */
4820 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4821 {
4822         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4823         struct rq *this_rq = this_rq();
4824         unsigned long load;
4825
4826         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4827                 return;
4828
4829         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4830         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4831         update_rq_clock(this_rq);
4832         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4833         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4834 }
4835 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4836 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4837                                         unsigned long curr_jiffies,
4838                                         unsigned long load) { }
4839 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4840
4841 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4842 {
4843 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4844         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4845         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4846 #endif
4847         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4848 }
4849
4850 /*
4851  * Called from scheduler_tick()
4852  */
4853 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4854 {
4855         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4856
4857         if (tick_nohz_tick_stopped())
4858                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4859         else
4860                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4861 }
4862
4863 /*
4864  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4865  * according to the scheduling class and "nice" value.
4866  *
4867  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4868  * balance conservatively.
4869  */
4870 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4871 {
4872         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4873         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4874
4875         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4876                 return total;
4877
4878         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4879 }
4880
4881 /*
4882  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4883  * according to the scheduling class and "nice" value.
4884  */
4885 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4886 {
4887         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4888         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4889
4890         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4891                 return total;
4892
4893         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4894 }
4895
4896 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4897 {
4898         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4899 }
4900
4901 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4902 {
4903         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4904 }
4905
4906 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4907 {
4908         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4909         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4910         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4911
4912         if (nr_running)
4913                 return load_avg / nr_running;
4914
4915         return 0;
4916 }
4917
4918 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4919 /*
4920  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4921  *
4922  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4923  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4924  * can calculate the shift in shares.
4925  *
4926  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4927  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4928  * total group weight.
4929  *
4930  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4931  * distribution (s_i) using:
4932  *
4933  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4934  *
4935  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4936  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4937  * shares distribution (s_i):
4938  *
4939  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4940  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4941  *
4942  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4943  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4944  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4945  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4946  *
4947  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4948  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4949  *
4950  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4951  *
4952  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4953  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4954  * weight and shares distributions like:
4955  *
4956  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4957  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4958  *
4959  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4960  *
4961  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4962  *
4963  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4964  *
4965  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4966  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4967  * 4/7) times the weight of the group.
4968  */
4969 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4970 {
4971         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4972
4973         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4974                 return wl;
4975
4976         for_each_sched_entity(se) {
4977                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4978                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4979
4980                 tg = cfs_rq->tg;
4981
4982                 /*
4983                  * W = @wg + \Sum rw_j
4984                  */
4985                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4986
4987                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4988                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4989                 W += w;
4990
4991                 /*
4992                  * w = rw_i + @wl
4993                  */
4994                 w += wl;
4995
4996                 /*
4997                  * wl = S * s'_i; see (2)
4998                  */
4999                 if (W > 0 && w < W)
5000                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
5001                 else
5002                         wl = tg->shares;
5003
5004                 /*
5005                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5006                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5007                  * calc_cfs_shares().
5008                  */
5009                 if (wl < MIN_SHARES)
5010                         wl = MIN_SHARES;
5011
5012                 /*
5013                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5014                  */
5015                 wl -= se->avg.load_avg;
5016
5017                 /*
5018                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5019                  * the final effective load change on the root group. Since
5020                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5021                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5022                  * resulting from this level per the above.
5023                  */
5024                 wg = 0;
5025         }
5026
5027         return wl;
5028 }
5029 #else
5030
5031 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5032 {
5033         return wl;
5034 }
5035
5036 #endif
5037
5038 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5039 {
5040         /*
5041          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5042          * jiffy will not have built up many flips.
5043          */
5044         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5045                 current->wakee_flips >>= 1;
5046                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5047         }
5048
5049         if (current->last_wakee != p) {
5050                 current->last_wakee = p;
5051                 current->wakee_flips++;
5052         }
5053 }
5054
5055 /*
5056  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5057  *
5058  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5059  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5060  *
5061  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5062  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5063  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5064  *
5065  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5066  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5067  *
5068  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5069  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5070  * socket size.
5071  */
5072 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5073 {
5074         unsigned int master = current->wakee_flips;
5075         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5076         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5077
5078         if (master < slave)
5079                 swap(master, slave);
5080         if (slave < factor || master < slave * factor)
5081                 return 0;
5082         return 1;
5083 }
5084
5085 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5086 {
5087         s64 this_load, load;
5088         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5089         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5090         struct task_group *tg;
5091         unsigned long weight;
5092         int balanced;
5093
5094         idx       = sd->wake_idx;
5095         this_cpu  = smp_processor_id();
5096         prev_cpu  = task_cpu(p);
5097         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5098         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5099
5100         /*
5101          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5102          * effect of the currently running task from the load
5103          * of the current CPU:
5104          */
5105         if (sync) {
5106                 tg = task_group(current);
5107                 weight = current->se.avg.load_avg;
5108
5109                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5110                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5111         }
5112
5113         tg = task_group(p);
5114         weight = p->se.avg.load_avg;
5115
5116         /*
5117          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5118          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5119          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5120          * about that, so that's good too.
5121          *
5122          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5123          * task to be woken on this_cpu.
5124          */
5125         this_eff_load = 100;
5126         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5127
5128         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5129         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5130
5131         if (this_load > 0) {
5132                 this_eff_load *= this_load +
5133                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5134
5135                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5136         }
5137
5138         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5139
5140         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5141
5142         if (!balanced)
5143                 return 0;
5144
5145         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5146         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5147
5148         return 1;
5149 }
5150
5151 /*
5152  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5153  * domain.
5154  */
5155 static struct sched_group *
5156 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5157                   int this_cpu, int sd_flag)
5158 {
5159         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5160         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5161         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5162         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5163
5164         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5165                 load_idx = sd->wake_idx;
5166
5167         do {
5168                 unsigned long load, avg_load;
5169                 int local_group;
5170                 int i;
5171
5172                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5173                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5174                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5175                         continue;
5176
5177                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5178                                                sched_group_cpus(group));
5179
5180                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5181                 avg_load = 0;
5182
5183                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5184                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5185                         if (local_group)
5186                                 load = source_load(i, load_idx);
5187                         else
5188                                 load = target_load(i, load_idx);
5189
5190                         avg_load += load;
5191                 }
5192
5193                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5194                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5195
5196                 if (local_group) {
5197                         this_load = avg_load;
5198                 } else if (avg_load < min_load) {
5199                         min_load = avg_load;
5200                         idlest = group;
5201                 }
5202         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5203
5204         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5205                 return NULL;
5206         return idlest;
5207 }
5208
5209 /*
5210  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5211  */
5212 static int
5213 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5214 {
5215         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5216         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5217         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5218         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5219         int shallowest_idle_cpu = -1;
5220         int i;
5221
5222         /* Traverse only the allowed CPUs */
5223         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5224                 if (idle_cpu(i)) {
5225                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5226                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5227                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5228                                 /*
5229                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5230                                  * has the smallest exit latency irrespective
5231                                  * of any idle timestamp.
5232                                  */
5233                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5234                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5235                                 shallowest_idle_cpu = i;
5236                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5237                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5238                                 /*
5239                                  * If equal or no active idle state, then
5240                                  * the most recently idled CPU might have
5241                                  * a warmer cache.
5242                                  */
5243                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5244                                 shallowest_idle_cpu = i;
5245                         }
5246                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5247                         load = weighted_cpuload(i);
5248                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5249                                 min_load = load;
5250                                 least_loaded_cpu = i;
5251                         }
5252                 }
5253         }
5254
5255         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5256 }
5257
5258 /*
5259  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5260  */
5261 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5262 {
5263         struct sched_domain *sd;
5264         struct sched_group *sg;
5265         int i = task_cpu(p);
5266
5267         if (idle_cpu(target))
5268                 return target;
5269
5270         /*
5271          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5272          */
5273         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5274                 return i;
5275
5276         /*
5277          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5278          *
5279          * A completely idle sched group at higher domains is more
5280          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5281          * domains have smaller groups and usually share hardware
5282          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5283          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5284          * on the shared cpu pipeline.
5285          *
5286          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5287          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5288          * returning 'target', which we've already established, isn't
5289          * idle.
5290          */
5291         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5292         for_each_lower_domain(sd) {
5293                 sg = sd->groups;
5294                 do {
5295                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5296                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5297                                 goto next;
5298
5299                         /* Ensure the entire group is idle */
5300                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5301                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5302                                         goto next;
5303                         }
5304
5305                         /*
5306                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5307                          * whole group is idle.
5308                          */
5309                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5310                                         tsk_cpus_allowed(p));
5311                         goto done;
5312 next:
5313                         sg = sg->next;
5314                 } while (sg != sd->groups);
5315         }
5316 done:
5317         return target;
5318 }
5319
5320 /*
5321  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5322  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5323  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5324  * CFS task (ie cpu_capacity).
5325  *
5326  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5327  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5328  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5329  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5330  * (arch_scale_freq_capacity()).
5331  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5332  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5333  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5334  *
5335  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5336  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5337  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5338  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5339  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5340  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5341  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5342  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5343  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5344  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5345  */
5346 static int cpu_util(int cpu)
5347 {
5348         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5349         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5350
5351         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5352 }
5353
5354 /*
5355  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5356  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5357  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5358  *
5359  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5360  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5361  *
5362  * Returns the target cpu number.
5363  *
5364  * preempt must be disabled.
5365  */
5366 static int
5367 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5368 {
5369         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5370         int cpu = smp_processor_id();
5371         int new_cpu = prev_cpu;
5372         int want_affine = 0;
5373         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5374
5375         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5376                 record_wakee(p);
5377                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5378         }
5379
5380         rcu_read_lock();
5381         for_each_domain(cpu, tmp) {
5382                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5383                         break;
5384
5385                 /*
5386                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5387                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5388                  */
5389                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5390                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5391                         affine_sd = tmp;
5392                         break;
5393                 }
5394
5395                 if (tmp->flags & sd_flag)
5396                         sd = tmp;
5397                 else if (!want_affine)
5398                         break;
5399         }
5400
5401         if (affine_sd) {
5402                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5403                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5404                         new_cpu = cpu;
5405         }
5406
5407         if (!sd) {
5408                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5409                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5410
5411         } else while (sd) {
5412                 struct sched_group *group;
5413                 int weight;
5414
5415                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5416                         sd = sd->child;
5417                         continue;
5418                 }
5419
5420                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5421                 if (!group) {
5422                         sd = sd->child;
5423                         continue;
5424                 }
5425
5426                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5427                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5428                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5429                         sd = sd->child;
5430                         continue;
5431                 }
5432
5433                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5434                 cpu = new_cpu;
5435                 weight = sd->span_weight;
5436                 sd = NULL;
5437                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5438                         if (weight <= tmp->span_weight)
5439                                 break;
5440                         if (tmp->flags & sd_flag)
5441                                 sd = tmp;
5442                 }
5443                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5444         }
5445         rcu_read_unlock();
5446
5447         return new_cpu;
5448 }
5449
5450 /*
5451  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5452  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5453  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5454  */
5455 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5456 {
5457         /*
5458          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5459          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5460          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5461          * the task on the new runqueue.
5462          */
5463         if (p->state == TASK_WAKING) {
5464                 struct sched_entity *se = &p->se;
5465                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5466                 u64 min_vruntime;
5467
5468 #ifndef CONFIG_64BIT
5469                 u64 min_vruntime_copy;
5470
5471                 do {
5472                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5473                         smp_rmb();
5474                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5475                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5476 #else
5477                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5478 #endif
5479
5480                 se->vruntime -= min_vruntime;
5481         }
5482
5483         /*
5484          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5485          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5486          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5487          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5488          * load sounds not bad.
5489          */
5490         remove_entity_load_avg(&p->se);
5491
5492         /* Tell new CPU we are migrated */
5493         p->se.avg.last_update_time = 0;
5494
5495         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5496         p->se.exec_start = 0;
5497 }
5498
5499 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5500 {
5501         remove_entity_load_avg(&p->se);
5502 }
5503 #endif /* CONFIG_SMP */
5504
5505 static unsigned long
5506 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5507 {
5508         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5509
5510         /*
5511          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5512          * to virtual-time in his units.
5513          *
5514          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5515          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5516          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5517          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5518          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5519          *
5520          * This is especially important for buddies when the leftmost
5521          * task is higher priority than the buddy.
5522          */
5523         return calc_delta_fair(gran, se);
5524 }
5525
5526 /*
5527  * Should 'se' preempt 'curr'.
5528  *
5529  *             |s1
5530  *        |s2
5531  *   |s3
5532  *         g
5533  *      |<--->|c
5534  *
5535  *  w(c, s1) = -1
5536  *  w(c, s2) =  0
5537  *  w(c, s3) =  1
5538  *
5539  */
5540 static int
5541 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5542 {
5543         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5544
5545         if (vdiff <= 0)
5546                 return -1;
5547
5548         gran = wakeup_gran(curr, se);
5549         if (vdiff > gran)
5550                 return 1;
5551
5552         return 0;
5553 }
5554
5555 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5556 {
5557         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5558                 return;
5559
5560         for_each_sched_entity(se)
5561                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5562 }
5563
5564 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5565 {
5566         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5567                 return;
5568
5569         for_each_sched_entity(se)
5570                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5571 }
5572
5573 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5574 {
5575         for_each_sched_entity(se)
5576                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5577 }
5578
5579 /*
5580  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5581  */
5582 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5583 {
5584         struct task_struct *curr = rq->curr;
5585         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5586         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5587         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5588         int next_buddy_marked = 0;
5589
5590         if (unlikely(se == pse))
5591                 return;
5592
5593         /*
5594          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5595          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5596          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5597          * next-buddy nomination below.
5598          */
5599         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5600                 return;
5601
5602         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5603                 set_next_buddy(pse);
5604                 next_buddy_marked = 1;
5605         }
5606
5607         /*
5608          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5609          * wake up path.
5610          *
5611          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5612          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5613          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5614          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5615          * below.
5616          */
5617         if (test_tsk_need_resched(curr))
5618                 return;
5619
5620         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5621         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5622             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5623                 goto preempt;
5624
5625         /*
5626          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5627          * is driven by the tick):
5628          */
5629         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5630                 return;
5631
5632         find_matching_se(&se, &pse);
5633         update_curr(cfs_rq_of(se));
5634         BUG_ON(!pse);
5635         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5636                 /*
5637                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5638                  * triggering this preemption.
5639                  */
5640                 if (!next_buddy_marked)
5641                         set_next_buddy(pse);
5642                 goto preempt;
5643         }
5644
5645         return;
5646
5647 preempt:
5648         resched_curr(rq);
5649         /*
5650          * Only set the backward buddy when the current task is still
5651          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5652          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5653          * point, either of which can * drop the rq lock.
5654          *
5655          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5656          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5657          */
5658         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5659                 return;
5660
5661         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5662                 set_last_buddy(se);
5663 }
5664
5665 static struct task_struct *
5666 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5667 {
5668         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5669         struct sched_entity *se;
5670         struct task_struct *p;
5671         int new_tasks;
5672
5673 again:
5674 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5675         if (!cfs_rq->nr_running)
5676                 goto idle;
5677
5678         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5679                 goto simple;
5680
5681         /*
5682          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5683          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5684          *
5685          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5686          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5687          */
5688
5689         do {
5690                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5691
5692                 /*
5693                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5694                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5695                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5696                  * forget we've ever seen it.
5697                  */
5698                 if (curr) {
5699                         if (curr->on_rq)
5700                                 update_curr(cfs_rq);
5701                         else
5702                                 curr = NULL;
5703
5704                         /*
5705                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5706                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5707                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5708                          * be correct.
5709                          */
5710                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5711                                 goto simple;
5712                 }
5713
5714                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5715                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5716         } while (cfs_rq);
5717
5718         p = task_of(se);
5719
5720         /*
5721          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5722          * is a different task than we started out with, try and touch the
5723          * least amount of cfs_rqs.
5724          */
5725         if (prev != p) {
5726                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5727
5728                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5729                         int se_depth = se->depth;
5730                         int pse_depth = pse->depth;
5731
5732                         if (se_depth <= pse_depth) {
5733                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5734                                 pse = parent_entity(pse);
5735                         }
5736                         if (se_depth >= pse_depth) {
5737                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5738                                 se = parent_entity(se);
5739                         }
5740                 }
5741
5742                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5743                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5744         }
5745
5746         if (hrtick_enabled(rq))
5747                 hrtick_start_fair(rq, p);
5748
5749         return p;
5750 simple:
5751         cfs_rq = &rq->cfs;
5752 #endif
5753
5754         if (!cfs_rq->nr_running)
5755                 goto idle;
5756
5757         put_prev_task(rq, prev);
5758
5759         do {
5760                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5761                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5762                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5763         } while (cfs_rq);
5764
5765         p = task_of(se);
5766
5767         if (hrtick_enabled(rq))
5768                 hrtick_start_fair(rq, p);
5769
5770         return p;
5771
5772 idle:
5773         /*
5774          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5775          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5776          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5777          * re-start the picking loop.
5778          */
5779         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5780         new_tasks = idle_balance(rq);
5781         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5782         /*
5783          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5784          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5785          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5786          */
5787         if (new_tasks < 0)
5788                 return RETRY_TASK;
5789
5790         if (new_tasks > 0)
5791                 goto again;
5792
5793         return NULL;
5794 }
5795
5796 /*
5797  * Account for a descheduled task:
5798  */
5799 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5800 {
5801         struct sched_entity *se = &prev->se;
5802         struct cfs_rq *cfs_rq;
5803
5804         for_each_sched_entity(se) {
5805                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5806                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5807         }
5808 }
5809
5810 /*
5811  * sched_yield() is very simple
5812  *
5813  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5814  */
5815 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5816 {
5817         struct task_struct *curr = rq->curr;
5818         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5819         struct sched_entity *se = &curr->se;
5820
5821         /*
5822          * Are we the only task in the tree?
5823          */
5824         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5825                 return;
5826
5827         clear_buddies(cfs_rq, se);
5828
5829         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5830                 update_rq_clock(rq);
5831                 /*
5832                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5833                  */
5834                 update_curr(cfs_rq);
5835                 /*
5836                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5837                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5838                  * and double the fastpath cost.
5839                  */
5840                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5841         }
5842
5843         set_skip_buddy(se);
5844 }
5845
5846 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5847 {
5848         struct sched_entity *se = &p->se;
5849
5850         /* throttled hierarchies are not runnable */
5851         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5852                 return false;
5853
5854         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5855         set_next_buddy(se);
5856
5857         yield_task_fair(rq);
5858
5859         return true;
5860 }
5861
5862 #ifdef CONFIG_SMP
5863 /**************************************************
5864  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5865  *
5866  * BASICS
5867  *
5868  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5869  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5870  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5871  *
5872  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5873  *
5874  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5875  * W_i,0 is defined as:
5876  *
5877  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5878  *
5879  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5880  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5881  *
5882  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5883  * weight:
5884  *
5885  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5886  *
5887  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5888  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5889  * can also include other factors [XXX].
5890  *
5891  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5892  * directly from (1):
5893  *
5894  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5895  *
5896  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5897  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5898  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5899  *
5900  * [XXX expand on:
5901  *     - infeasible weights;
5902  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5903  *
5904  *
5905  * SCHED DOMAINS
5906  *
5907  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5908  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5909  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5910  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5911  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5912  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5913  * the groups.
5914  *
5915  * This yields:
5916  *
5917  *     log_2 n     1     n
5918  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5919  *     i = 0      2^i   2^i
5920  *                               `- size of each group
5921  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5922  *         |         `- freq
5923  *         `- sum over all levels
5924  *
5925  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5926  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5927  *
5928  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5929  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5930  *
5931  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5932  *
5933  *             log_2 n     
5934  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5935  *             k = 0
5936  *
5937  * And you'll find that:
5938  *
5939  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5940  *
5941  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5942  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5943  * of:
5944  *
5945  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5946  *
5947  *
5948  * WORK CONSERVING
5949  *
5950  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5951  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5952  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5953  *
5954  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5955  * time.
5956  *
5957  * [XXX more?]
5958  *
5959  *
5960  * CGROUPS
5961  *
5962  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5963  *
5964  *                                s_k,i
5965  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5966  *                                 S_k
5967  *
5968  * Where
5969  *
5970  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5971  *
5972  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5973  *
5974  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5975  * property.
5976  *
5977  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5978  *      rewrite all of this once again.]
5979  */ 
5980
5981 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5982
5983 enum fbq_type { regular, remote, all };
5984
5985 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5986 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5987 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5988 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5989
5990 struct lb_env {
5991         struct sched_domain     *sd;
5992
5993         struct rq               *src_rq;
5994         int                     src_cpu;
5995
5996         int                     dst_cpu;
5997         struct rq               *dst_rq;
5998
5999         struct cpumask          *dst_grpmask;
6000         int                     new_dst_cpu;
6001         enum cpu_idle_type      idle;
6002         long                    imbalance;
6003         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6004         struct cpumask          *cpus;
6005
6006         unsigned int            flags;
6007
6008         unsigned int            loop;
6009         unsigned int            loop_break;
6010         unsigned int            loop_max;
6011
6012         enum fbq_type           fbq_type;
6013         struct list_head        tasks;
6014 };
6015
6016 /*
6017  * Is this task likely cache-hot:
6018  */
6019 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6020 {
6021         s64 delta;
6022
6023         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6024
6025         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6026                 return 0;
6027
6028         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6029                 return 0;
6030
6031         /*
6032          * Buddy candidates are cache hot:
6033          */
6034         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6035                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6036                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6037                 return 1;
6038
6039         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6040                 return 1;
6041         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6042                 return 0;
6043
6044         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6045
6046         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6047 }
6048
6049 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6050 /*
6051  * Returns 1, if task migration degrades locality
6052  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6053  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6054  */
6055 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6056 {
6057         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6058         unsigned long src_faults, dst_faults;
6059         int src_nid, dst_nid;
6060
6061         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6062                 return -1;
6063
6064         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6065                 return -1;
6066
6067         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6068         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6069
6070         if (src_nid == dst_nid)
6071                 return -1;
6072
6073         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6074         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6075                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6076                         return 1;
6077                 else
6078                         return -1;
6079         }
6080
6081         /* Encourage migration to the preferred node. */
6082         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6083                 return 0;
6084
6085         if (numa_group) {
6086                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6087                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6088         } else {
6089                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6090                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6091         }
6092
6093         return dst_faults < src_faults;
6094 }
6095
6096 #else
6097 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6098                                              struct lb_env *env)
6099 {
6100         return -1;
6101 }
6102 #endif
6103
6104 /*
6105  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6106  */
6107 static
6108 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6109 {
6110         int tsk_cache_hot;
6111
6112         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6113
6114         /*
6115          * We do not migrate tasks that are:
6116          * 1) throttled_lb_pair, or
6117          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6118          * 3) running (obviously), or
6119          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6120          */
6121         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6122                 return 0;
6123
6124         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6125                 int cpu;
6126
6127                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6128
6129                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6130
6131                 /*
6132                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6133                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6134                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6135                  *
6136                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6137                  * one in current iteration.
6138                  */
6139                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6140                         return 0;
6141
6142                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6143                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6144                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6145                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6146                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6147                                 break;
6148                         }
6149                 }
6150
6151                 return 0;
6152         }
6153
6154         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6155         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6156
6157         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6158                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6159                 return 0;
6160         }
6161
6162         /*
6163          * Aggressive migration if:
6164          * 1) destination numa is preferred
6165          * 2) task is cache cold, or
6166          * 3) too many balance attempts have failed.
6167          */
6168         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6169         if (tsk_cache_hot == -1)
6170                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6171
6172         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6173             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6174                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6175                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6176                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6177                 }
6178                 return 1;
6179         }
6180
6181         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6182         return 0;
6183 }
6184
6185 /*
6186  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6187  */
6188 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6189 {
6190         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6191
6192         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6193         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6194         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6195 }
6196
6197 /*
6198  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6199  * part of active balancing operations within "domain".
6200  *
6201  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6202  */
6203 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6204 {
6205         struct task_struct *p, *n;
6206
6207         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6208
6209         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6210                 if (!can_migrate_task(p, env))
6211                         continue;
6212
6213                 detach_task(p, env);
6214
6215                 /*
6216                  * Right now, this is only the second place where
6217                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6218                  * so we can safely collect stats here rather than
6219                  * inside detach_tasks().
6220                  */
6221                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6222                 return p;
6223         }
6224         return NULL;
6225 }
6226
6227 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6228
6229 /*
6230  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6231  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6232  *
6233  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6234  */
6235 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6236 {
6237         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6238         struct task_struct *p;
6239         unsigned long load;
6240         int detached = 0;
6241
6242         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6243
6244         if (env->imbalance <= 0)
6245                 return 0;
6246
6247         while (!list_empty(tasks)) {
6248                 /*
6249                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6250                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6251                  */
6252                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6253                         break;
6254
6255                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6256
6257                 env->loop++;
6258                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6259                 if (env->loop > env->loop_max)
6260                         break;
6261
6262                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6263                 if (env->loop > env->loop_break) {
6264                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6265                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6266                         break;
6267                 }
6268
6269                 if (!can_migrate_task(p, env))
6270                         goto next;
6271
6272                 load = task_h_load(p);
6273
6274                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6275                         goto next;
6276
6277                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6278                         goto next;
6279
6280                 detach_task(p, env);
6281                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6282
6283                 detached++;
6284                 env->imbalance -= load;
6285
6286 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6287                 /*
6288                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6289                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6290                  * the critical section.
6291                  */
6292                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6293                         break;
6294 #endif
6295
6296                 /*
6297                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6298                  * weighted load.
6299                  */
6300                 if (env->imbalance <= 0)
6301                         break;
6302
6303                 continue;
6304 next:
6305                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6306         }
6307
6308         /*
6309          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6310          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6311          * than inside detach_one_task().
6312          */
6313         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6314
6315         return detached;
6316 }
6317
6318 /*
6319  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6320  */
6321 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6322 {
6323         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6324
6325         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6326         activate_task(rq, p, 0);
6327         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6328         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6329 }
6330
6331 /*
6332  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6333  * its new rq.
6334  */
6335 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6336 {
6337         raw_spin_lock(&rq->lock);
6338         attach_task(rq, p);
6339         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6340 }
6341
6342 /*
6343  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6344  * new rq.
6345  */
6346 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6347 {
6348         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6349         struct task_struct *p;
6350
6351         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6352
6353         while (!list_empty(tasks)) {
6354                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6355                 list_del_init(&p->se.group_node);
6356
6357                 attach_task(env->dst_rq, p);
6358         }
6359
6360         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6361 }
6362
6363 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6364 static void update_blocked_averages(int cpu)
6365 {
6366         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6367         struct cfs_rq *cfs_rq;
6368         unsigned long flags;
6369
6370         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6371         update_rq_clock(rq);
6372
6373         /*
6374          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6375          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6376          */
6377         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6378                 /* throttled entities do not contribute to load */
6379                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6380                         continue;
6381
6382                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6383                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6384         }
6385         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6386 }
6387
6388 /*
6389  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6390  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6391  * group is a fraction of its parents load.
6392  */
6393 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6394 {
6395         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6396         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6397         unsigned long now = jiffies;
6398         unsigned long load;
6399
6400         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6401                 return;
6402
6403         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6404         for_each_sched_entity(se) {
6405                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6406                 cfs_rq->h_load_next = se;
6407                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6408                         break;
6409         }
6410
6411         if (!se) {
6412                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6413                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6414         }
6415
6416         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6417                 load = cfs_rq->h_load;
6418                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6419                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6420                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6421                 cfs_rq->h_load = load;
6422                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6423         }
6424 }
6425
6426 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6427 {
6428         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6429
6430         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6431         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6432                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6433 }
6434 #else
6435 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6436 {
6437         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6438         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6439         unsigned long flags;
6440
6441         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6442         update_rq_clock(rq);
6443         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6444         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6445 }
6446
6447 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6448 {
6449         return p->se.avg.load_avg;
6450 }
6451 #endif
6452
6453 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6454
6455 enum group_type {
6456         group_other = 0,
6457         group_imbalanced,
6458         group_overloaded,
6459 };
6460
6461 /*
6462  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6463  */
6464 struct sg_lb_stats {
6465         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6466         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6467         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6468         unsigned long load_per_task;
6469         unsigned long group_capacity;
6470         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6471         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6472         unsigned int idle_cpus;
6473         unsigned int group_weight;
6474         enum group_type group_type;
6475         int group_no_capacity;
6476 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6477         unsigned int nr_numa_running;
6478         unsigned int nr_preferred_running;
6479 #endif
6480 };
6481
6482 /*
6483  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6484  *               during load balancing.
6485  */
6486 struct sd_lb_stats {
6487         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6488         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6489         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6490         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6491         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6492
6493         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6494         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6495 };
6496
6497 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6498 {
6499         /*
6500          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6501          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6502          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6503          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6504          */
6505         *sds = (struct sd_lb_stats){
6506                 .busiest = NULL,
6507                 .local = NULL,
6508                 .total_load = 0UL,
6509                 .total_capacity = 0UL,
6510                 .busiest_stat = {
6511                         .avg_load = 0UL,
6512                         .sum_nr_running = 0,
6513                         .group_type = group_other,
6514                 },
6515         };
6516 }
6517
6518 /**
6519  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6520  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6521  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6522  *
6523  * Return: The load index.
6524  */
6525 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6526                                         enum cpu_idle_type idle)
6527 {
6528         int load_idx;
6529
6530         switch (idle) {
6531         case CPU_NOT_IDLE:
6532                 load_idx = sd->busy_idx;
6533                 break;
6534
6535         case CPU_NEWLY_IDLE:
6536                 load_idx = sd->newidle_idx;
6537                 break;
6538         default:
6539                 load_idx = sd->idle_idx;
6540                 break;
6541         }
6542
6543         return load_idx;
6544 }
6545
6546 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6547 {
6548         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6549         u64 total, used, age_stamp, avg;
6550         s64 delta;
6551
6552         /*
6553          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6554          * we read them once before doing sanity checks on them.
6555          */
6556         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6557         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6558         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6559
6560         if (unlikely(delta < 0))
6561                 delta = 0;
6562
6563         total = sched_avg_period() + delta;
6564
6565         used = div_u64(avg, total);
6566
6567         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6568                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6569
6570         return 1;
6571 }
6572
6573 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6574 {
6575         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6576         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6577
6578         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6579
6580         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6581         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6582
6583         if (!capacity)
6584                 capacity = 1;
6585
6586         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6587         sdg->sgc->capacity = capacity;
6588 }
6589
6590 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6591 {
6592         struct sched_domain *child = sd->child;
6593         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6594         unsigned long capacity;
6595         unsigned long interval;
6596
6597         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6598         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6599         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6600
6601         if (!child) {
6602                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6603                 return;
6604         }
6605
6606         capacity = 0;
6607
6608         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6609                 /*
6610                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6611                  * span the current group.
6612                  */
6613
6614                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6615                         struct sched_group_capacity *sgc;
6616                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6617
6618                         /*
6619                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6620                          * gets here before we've attached the domains to the
6621                          * runqueues.
6622                          *
6623                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6624                          * in update_cpu_capacity().
6625                          *
6626                          * This avoids capacity from being 0 and
6627                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6628                          */
6629                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6630                                 capacity += capacity_of(cpu);
6631                                 continue;
6632                         }
6633
6634                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6635                         capacity += sgc->capacity;
6636                 }
6637         } else  {
6638                 /*
6639                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6640                  * span the current group.
6641                  */ 
6642
6643                 group = child->groups;
6644                 do {
6645                         capacity += group->sgc->capacity;
6646                         group = group->next;
6647                 } while (group != child->groups);
6648         }
6649
6650         sdg->sgc->capacity = capacity;
6651 }
6652
6653 /*
6654  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6655  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6656  * Return true is the capacity is reduced
6657  */
6658 static inline int
6659 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6660 {
6661         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6662                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6663 }
6664
6665 /*
6666  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6667  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6668  *
6669  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6670  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6671  * Something like:
6672  *
6673  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6674  *              *     * * *
6675  *
6676  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6677  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6678  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6679  *
6680  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6681  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6682  * moving tasks due to affinity constraints.
6683  *
6684  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6685  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6686  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6687  * to create an effective group imbalance.
6688  *
6689  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6690  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6691  * subtle and fragile situation.
6692  */
6693
6694 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6695 {
6696         return group->sgc->imbalance;
6697 }
6698
6699 /*
6700  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6701  * be used by some tasks.
6702  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6703  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6704  * available capacity for CFS tasks.
6705  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6706  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6707  * capacity in meaningful for the load balancer.
6708  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6709  * any benefit for the load balance.
6710  */
6711 static inline bool
6712 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6713 {
6714         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6715                 return true;
6716
6717         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6718                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6719                 return true;
6720
6721         return false;
6722 }
6723
6724 /*
6725  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6726  *  handle.
6727  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6728  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6729  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6730  *  false.
6731  */
6732 static inline bool
6733 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6734 {
6735         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6736                 return false;
6737
6738         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6739                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6740                 return true;
6741
6742         return false;
6743 }
6744
6745 static inline enum
6746 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6747                           struct sg_lb_stats *sgs)
6748 {
6749         if (sgs->group_no_capacity)
6750                 return group_overloaded;
6751
6752         if (sg_imbalanced(group))
6753                 return group_imbalanced;
6754
6755         return group_other;
6756 }
6757
6758 /**
6759  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6760  * @env: The load balancing environment.
6761  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6762  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6763  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6764  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6765  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6766  */
6767 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6768                         struct sched_group *group, int load_idx,
6769                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6770                         bool *overload)
6771 {
6772         unsigned long load;
6773         int i, nr_running;
6774
6775         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6776
6777         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6778                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6779
6780                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6781                 if (local_group)
6782                         load = target_load(i, load_idx);
6783                 else
6784                         load = source_load(i, load_idx);
6785
6786                 sgs->group_load += load;
6787                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6788                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6789
6790                 nr_running = rq->nr_running;
6791                 if (nr_running > 1)
6792                         *overload = true;
6793
6794 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6795                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6796                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6797 #endif
6798                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6799                 /*
6800                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6801                  */
6802                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6803                         sgs->idle_cpus++;
6804         }
6805
6806         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6807         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6808         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6809
6810         if (sgs->sum_nr_running)
6811                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6812
6813         sgs->group_weight = group->group_weight;
6814
6815         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6816         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6817 }
6818
6819 /**
6820  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6821  * @env: The load balancing environment.
6822  * @sds: sched_domain statistics
6823  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6824  * @sgs: sched_group statistics
6825  *
6826  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6827  * busiest group.
6828  *
6829  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6830  * busiest group. %false otherwise.
6831  */
6832 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6833                                    struct sd_lb_stats *sds,
6834                                    struct sched_group *sg,
6835                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6836 {
6837         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6838
6839         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6840                 return true;
6841
6842         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6843                 return false;
6844
6845         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6846                 return false;
6847
6848         /* This is the busiest node in its class. */
6849         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6850                 return true;
6851
6852         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6853         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6854                 return true;
6855         /*
6856          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6857          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6858          * higher than ourself as busy.
6859          */
6860         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6861                 if (!sds->busiest)
6862                         return true;
6863
6864                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6865                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6866                         return true;
6867         }
6868
6869         return false;
6870 }
6871
6872 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6873 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6874 {
6875         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6876                 return regular;
6877         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6878                 return remote;
6879         return all;
6880 }
6881
6882 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6883 {
6884         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6885                 return regular;
6886         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6887                 return remote;
6888         return all;
6889 }
6890 #else
6891 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6892 {
6893         return all;
6894 }
6895
6896 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6897 {
6898         return regular;
6899 }
6900 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6901
6902 /**
6903  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6904  * @env: The load balancing environment.
6905  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6906  */
6907 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6908 {
6909         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6910         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6911         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6912         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6913         bool overload = false;
6914
6915         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6916                 prefer_sibling = 1;
6917
6918         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6919
6920         do {
6921                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6922                 int local_group;
6923
6924                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6925                 if (local_group) {
6926                         sds->local = sg;
6927                         sgs = &sds->local_stat;
6928
6929                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6930                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6931                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6932                 }
6933
6934                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6935                                                 &overload);
6936
6937                 if (local_group)
6938                         goto next_group;
6939
6940                 /*
6941                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6942                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6943                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6944                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6945                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6946                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6947                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6948                  * the tasks on the system).
6949                  */
6950                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6951                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6952                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6953                         sgs->group_no_capacity = 1;
6954                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6955                 }
6956
6957                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6958                         sds->busiest = sg;
6959                         sds->busiest_stat = *sgs;
6960                 }
6961
6962 next_group:
6963                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6964                 sds->total_load += sgs->group_load;
6965                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6966
6967                 sg = sg->next;
6968         } while (sg != env->sd->groups);
6969
6970         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6971                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6972
6973         if (!env->sd->parent) {
6974                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6975                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6976                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6977         }
6978
6979 }
6980
6981 /**
6982  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6983  *                      sched doman.
6984  *
6985  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6986  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6987  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6988  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6989  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6990  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6991  *
6992  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6993  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6994  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6995  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6996  * number.
6997  *
6998  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6999  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7000  *
7001  * @env: The load balancing environment.
7002  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7003  */
7004 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7005 {
7006         int busiest_cpu;
7007
7008         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7009                 return 0;
7010
7011         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7012                 return 0;
7013
7014         if (!sds->busiest)
7015                 return 0;
7016
7017         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7018         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7019                 return 0;
7020
7021         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7022                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7023                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7024
7025         return 1;
7026 }
7027
7028 /**
7029  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7030  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7031  *                      load balancing.
7032  * @env: The load balancing environment.
7033  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7034  */
7035 static inline
7036 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7037 {
7038         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7039         unsigned int imbn = 2;
7040         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7041         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7042
7043         local = &sds->local_stat;
7044         busiest = &sds->busiest_stat;
7045
7046         if (!local->sum_nr_running)
7047                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7048         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7049                 imbn = 1;
7050
7051         scaled_busy_load_per_task =
7052                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7053                 busiest->group_capacity;
7054
7055         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7056             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7057                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7058                 return;
7059         }
7060
7061         /*
7062          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7063          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7064          * moving them.
7065          */
7066
7067         capa_now += busiest->group_capacity *
7068                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7069         capa_now += local->group_capacity *
7070                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7071         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7072
7073         /* Amount of load we'd subtract */
7074         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7075                 capa_move += busiest->group_capacity *
7076                             min(busiest->load_per_task,
7077                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7078         }
7079
7080         /* Amount of load we'd add */
7081         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7082             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7083                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7084                       local->group_capacity;
7085         } else {
7086                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7087                       local->group_capacity;
7088         }
7089         capa_move += local->group_capacity *
7090                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7091         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7092
7093         /* Move if we gain throughput */
7094         if (capa_move > capa_now)
7095                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7096 }
7097
7098 /**
7099  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7100  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7101  * @env: load balance environment
7102  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7103  */
7104 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7105 {
7106         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7107         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7108
7109         local = &sds->local_stat;
7110         busiest = &sds->busiest_stat;
7111
7112         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7113                 /*
7114                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7115                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7116                  */
7117                 busiest->load_per_task =
7118                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7119         }
7120
7121         /*
7122          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7123          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7124          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7125          * skipped when updating the busiest sg:
7126          */
7127         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7128             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7129                 env->imbalance = 0;
7130                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7131         }
7132
7133         /*
7134          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7135          */
7136         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7137             local->group_type   == group_overloaded) {
7138                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7139                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7140                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7141                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7142                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7143                 } else
7144                         load_above_capacity = ~0UL;
7145         }
7146
7147         /*
7148          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7149          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7150          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7151          * we also don't want to reduce the group load below the group
7152          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7153          */
7154         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7155
7156         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7157         env->imbalance = min(
7158                 max_pull * busiest->group_capacity,
7159                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7160         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7161
7162         /*
7163          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7164          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7165          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7166          * moved
7167          */
7168         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7169                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7170 }
7171
7172 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7173
7174 /**
7175  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7176  * if there is an imbalance.
7177  *
7178  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7179  * to restore balance.
7180  *
7181  * @env: The load balancing environment.
7182  *
7183  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7184  */
7185 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7186 {
7187         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7188         struct sd_lb_stats sds;
7189
7190         init_sd_lb_stats(&sds);
7191
7192         /*
7193          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7194          * this level.
7195          */
7196         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7197         local = &sds.local_stat;
7198         busiest = &sds.busiest_stat;
7199
7200         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7201         if (check_asym_packing(env, &sds))
7202                 return sds.busiest;
7203
7204         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7205         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7206                 goto out_balanced;
7207
7208         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7209                                                 / sds.total_capacity;
7210
7211         /*
7212          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7213          * work because they assume all things are equal, which typically
7214          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7215          */
7216         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7217                 goto force_balance;
7218
7219         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7220         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7221             busiest->group_no_capacity)
7222                 goto force_balance;
7223
7224         /*
7225          * If the local group is busier than the selected busiest group
7226          * don't try and pull any tasks.
7227          */
7228         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7229                 goto out_balanced;
7230
7231         /*
7232          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7233          * average load.
7234          */
7235         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7236                 goto out_balanced;
7237
7238         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7239                 /*
7240                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7241                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7242                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7243                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7244                  * might end up to just move the imbalance on another group
7245                  */
7246                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7247                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7248                         goto out_balanced;
7249         } else {
7250                 /*
7251                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7252                  * imbalance_pct to be conservative.
7253                  */
7254                 if (100 * busiest->avg_load <=
7255                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7256                         goto out_balanced;
7257         }
7258
7259 force_balance:
7260         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7261         calculate_imbalance(env, &sds);
7262         return sds.busiest;
7263
7264 out_balanced:
7265         env->imbalance = 0;
7266         return NULL;
7267 }
7268
7269 /*
7270  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7271  */
7272 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7273                                      struct sched_group *group)
7274 {
7275         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7276         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7277         int i;
7278
7279         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7280                 unsigned long capacity, wl;
7281                 enum fbq_type rt;
7282
7283                 rq = cpu_rq(i);
7284                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7285
7286                 /*
7287                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7288                  *  - regular: there are !numa tasks
7289                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7290                  *  - all:     there is no distinction
7291                  *
7292                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7293                  * ignore those when there's better options.
7294                  *
7295                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7296                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7297                  * queue by moving tasks around inside the node.
7298                  *
7299                  * If we cannot move enough load due to this classification
7300                  * the next pass will adjust the group classification and
7301                  * allow migration of more tasks.
7302                  *
7303                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7304                  */
7305                 if (rt > env->fbq_type)
7306                         continue;
7307
7308                 capacity = capacity_of(i);
7309
7310                 wl = weighted_cpuload(i);
7311
7312                 /*
7313                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7314                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7315                  */
7316
7317                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7318                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7319                         continue;
7320
7321                 /*
7322                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7323                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7324                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7325                  * potentially running at a lower capacity.
7326                  *
7327                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7328                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7329                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7330                  * our previous maximum.
7331                  */
7332                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7333                         busiest_load = wl;
7334                         busiest_capacity = capacity;
7335                         busiest = rq;
7336                 }
7337         }
7338
7339         return busiest;
7340 }
7341
7342 /*
7343  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7344  * so long as it is large enough.
7345  */
7346 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7347
7348 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7349 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7350
7351 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7352 {
7353         struct sched_domain *sd = env->sd;
7354
7355         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7356
7357                 /*
7358                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7359                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7360                  * lowest numbered CPUs.
7361                  */
7362                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7363                         return 1;
7364         }
7365
7366         /*
7367          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7368          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7369          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7370          * available on dst_cpu.
7371          */
7372         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7373             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7374                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7375                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7376                         return 1;
7377         }
7378
7379         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7380 }
7381
7382 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7383
7384 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7385 {
7386         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7387         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7388         int cpu, balance_cpu = -1;
7389
7390         /*
7391          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7392          * to do the newly idle load balance.
7393          */
7394         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7395                 return 1;
7396
7397         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7398         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7399         /* Try to find first idle cpu */
7400         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7401                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7402                         continue;
7403
7404                 balance_cpu = cpu;
7405                 break;
7406         }
7407
7408         if (balance_cpu == -1)
7409                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7410
7411         /*
7412          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7413          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7414          */
7415         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7416 }
7417
7418 /*
7419  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7420  * tasks if there is an imbalance.
7421  */
7422 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7423                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7424                         int *continue_balancing)
7425 {
7426         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7427         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7428         struct sched_group *group;
7429         struct rq *busiest;
7430         unsigned long flags;
7431         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7432
7433         struct lb_env env = {
7434                 .sd             = sd,
7435                 .dst_cpu        = this_cpu,
7436                 .dst_rq         = this_rq,
7437                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7438                 .idle           = idle,
7439                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7440                 .cpus           = cpus,
7441                 .fbq_type       = all,
7442                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7443         };
7444
7445         /*
7446          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7447          * other cpus in our group
7448          */
7449         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7450                 env.dst_grpmask = NULL;
7451
7452         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7453
7454         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7455
7456 redo:
7457         if (!should_we_balance(&env)) {
7458                 *continue_balancing = 0;
7459                 goto out_balanced;
7460         }
7461
7462         group = find_busiest_group(&env);
7463         if (!group) {
7464                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7465                 goto out_balanced;
7466         }
7467
7468         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7469         if (!busiest) {
7470                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7471                 goto out_balanced;
7472         }
7473
7474         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7475
7476         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7477
7478         env.src_cpu = busiest->cpu;
7479         env.src_rq = busiest;
7480
7481         ld_moved = 0;
7482         if (busiest->nr_running > 1) {
7483                 /*
7484                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7485                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7486                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7487                  * correctly treated as an imbalance.
7488                  */
7489                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7490                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7491
7492 more_balance:
7493                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7494
7495                 /*
7496                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7497                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7498                  */
7499                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7500
7501                 /*
7502                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7503                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7504                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7505                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7506                  * See task_rq_lock() family for the details.
7507                  */
7508
7509                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7510
7511                 if (cur_ld_moved) {
7512                         attach_tasks(&env);
7513                         ld_moved += cur_ld_moved;
7514                 }
7515
7516                 local_irq_restore(flags);
7517
7518                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7519                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7520                         goto more_balance;
7521                 }
7522
7523                 /*
7524                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7525                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7526                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7527                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7528                  * sched_group.
7529                  *
7530                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7531                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7532                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7533                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7534                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7535                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7536                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7537                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7538                  * This however should not happen so much in practice and
7539                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7540                  * excess load moved.
7541                  */
7542                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7543
7544                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7545                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7546
7547                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7548                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7549                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7550                         env.loop         = 0;
7551                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7552
7553                         /*
7554                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7555                          * need to continue with same src_cpu.
7556                          */
7557                         goto more_balance;
7558                 }
7559
7560                 /*
7561                  * We failed to reach balance because of affinity.
7562                  */
7563                 if (sd_parent) {
7564                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7565
7566                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7567                                 *group_imbalance = 1;
7568                 }
7569
7570                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7571                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7572                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7573                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7574                                 env.loop = 0;
7575                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7576                                 goto redo;
7577                         }
7578                         goto out_all_pinned;
7579                 }
7580         }
7581
7582         if (!ld_moved) {
7583                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7584                 /*
7585                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7586                  * We do not want newidle balance, which can be very
7587                  * frequent, pollute the failure counter causing
7588                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7589                  */
7590                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7591                         sd->nr_balance_failed++;
7592
7593                 if (need_active_balance(&env)) {
7594                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7595
7596                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7597                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7598                          * moved to this_cpu
7599                          */
7600                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7601                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7602                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7603                                                             flags);
7604                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7605                                 goto out_one_pinned;
7606                         }
7607
7608                         /*
7609                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7610                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7611                          * only after active load balance is finished.
7612                          */
7613                         if (!busiest->active_balance) {
7614                                 busiest->active_balance = 1;
7615                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7616                                 active_balance = 1;
7617                         }
7618                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7619
7620                         if (active_balance) {
7621                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7622                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7623                                         &busiest->active_balance_work);
7624                         }
7625
7626                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7627                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7628                 }
7629         } else
7630                 sd->nr_balance_failed = 0;
7631
7632         if (likely(!active_balance)) {
7633                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7634                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7635         } else {
7636                 /*
7637                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7638                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7639                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7640                  * detach_tasks).
7641                  */
7642                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7643                         sd->balance_interval *= 2;
7644         }
7645
7646         goto out;
7647
7648 out_balanced:
7649         /*
7650          * We reach balance although we may have faced some affinity
7651          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7652          */
7653         if (sd_parent) {
7654                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7655
7656                 if (*group_imbalance)
7657                         *group_imbalance = 0;
7658         }
7659
7660 out_all_pinned:
7661         /*
7662          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7663          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7664          * can try to migrate them.
7665          */
7666         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7667
7668         sd->nr_balance_failed = 0;
7669
7670 out_one_pinned:
7671         /* tune up the balancing interval */
7672         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7673                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7674                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7675                 sd->balance_interval *= 2;
7676
7677         ld_moved = 0;
7678 out:
7679         return ld_moved;
7680 }
7681
7682 static inline unsigned long
7683 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7684 {
7685         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7686
7687         if (cpu_busy)
7688                 interval *= sd->busy_factor;
7689
7690         /* scale ms to jiffies */
7691         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7692         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7693
7694         return interval;
7695 }
7696
7697 static inline void
7698 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7699 {
7700         unsigned long interval, next;
7701
7702         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7703         next = sd->last_balance + interval;
7704
7705         if (time_after(*next_balance, next))
7706                 *next_balance = next;
7707 }
7708
7709 /*
7710  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7711  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7712  */
7713 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7714 {
7715         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7716         int this_cpu = this_rq->cpu;
7717         struct sched_domain *sd;
7718         int pulled_task = 0;
7719         u64 curr_cost = 0;
7720
7721         /*
7722          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7723          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7724          */
7725         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7726
7727         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7728             !this_rq->rd->overload) {
7729                 rcu_read_lock();
7730                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7731                 if (sd)
7732                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7733                 rcu_read_unlock();
7734
7735                 goto out;
7736         }
7737
7738         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7739
7740         update_blocked_averages(this_cpu);
7741         rcu_read_lock();
7742         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7743                 int continue_balancing = 1;
7744                 u64 t0, domain_cost;
7745
7746                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7747                         continue;
7748
7749                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7750                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7751                         break;
7752                 }
7753
7754                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7755                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7756
7757                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7758                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7759                                                    &continue_balancing);
7760
7761                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7762                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7763                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7764
7765                         curr_cost += domain_cost;
7766                 }
7767
7768                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7769
7770                 /*
7771                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7772                  * now runnable tasks on this rq.
7773                  */
7774                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7775                         break;
7776         }
7777         rcu_read_unlock();
7778
7779         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7780
7781         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7782                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7783
7784         /*
7785          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7786          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7787          * pretend we pulled a task.
7788          */
7789         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7790                 pulled_task = 1;
7791
7792 out:
7793         /* Move the next balance forward */
7794         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7795                 this_rq->next_balance = next_balance;
7796
7797         /* Is there a task of a high priority class? */
7798         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7799                 pulled_task = -1;
7800
7801         if (pulled_task)
7802                 this_rq->idle_stamp = 0;
7803
7804         return pulled_task;
7805 }
7806
7807 /*
7808  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7809  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7810  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7811  * avoids physical / logical imbalances.
7812  */
7813 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7814 {
7815         struct rq *busiest_rq = data;
7816         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7817         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7818         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7819         struct sched_domain *sd;
7820         struct task_struct *p = NULL;
7821
7822         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7823
7824         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7825         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7826                      !busiest_rq->active_balance))
7827                 goto out_unlock;
7828
7829         /* Is there any task to move? */
7830         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7831                 goto out_unlock;
7832
7833         /*
7834          * This condition is "impossible", if it occurs
7835          * we need to fix it. Originally reported by
7836          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7837          */
7838         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7839
7840         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7841         rcu_read_lock();
7842         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7843                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7844                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7845                                 break;
7846         }
7847
7848         if (likely(sd)) {
7849                 struct lb_env env = {
7850                         .sd             = sd,
7851                         .dst_cpu        = target_cpu,
7852                         .dst_rq         = target_rq,
7853                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7854                         .src_rq         = busiest_rq,
7855                         .idle           = CPU_IDLE,
7856                 };
7857
7858                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7859
7860                 p = detach_one_task(&env);
7861                 if (p) {
7862                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7863                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7864                         sd->nr_balance_failed = 0;
7865                 } else {
7866                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7867                 }
7868         }
7869         rcu_read_unlock();
7870 out_unlock:
7871         busiest_rq->active_balance = 0;
7872         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7873
7874         if (p)
7875                 attach_one_task(target_rq, p);
7876
7877         local_irq_enable();
7878
7879         return 0;
7880 }
7881
7882 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7883 {
7884         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7885 }
7886
7887 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7888 /*
7889  * idle load balancing details
7890  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7891  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7892  *   load balancing for all the idle CPUs.
7893  */
7894 static struct {
7895         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7896         atomic_t nr_cpus;
7897         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7898 } nohz ____cacheline_aligned;
7899
7900 static inline int find_new_ilb(void)
7901 {
7902         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7903
7904         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7905                 return ilb;
7906
7907         return nr_cpu_ids;
7908 }
7909
7910 /*
7911  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7912  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7913  * CPU (if there is one).
7914  */
7915 static void nohz_balancer_kick(void)
7916 {
7917         int ilb_cpu;
7918
7919         nohz.next_balance++;
7920
7921         ilb_cpu = find_new_ilb();
7922
7923         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7924                 return;
7925
7926         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7927                 return;
7928         /*
7929          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7930          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7931          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7932          * will be run before returning from the IPI.
7933          */
7934         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7935         return;
7936 }
7937
7938 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7939 {
7940         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7941                 /*
7942                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7943                  */
7944                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7945                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7946                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7947                 }
7948                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7949         }
7950 }
7951
7952 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7953 {
7954         struct sched_domain *sd;
7955         int cpu = smp_processor_id();
7956
7957         rcu_read_lock();
7958         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7959
7960         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7961                 goto unlock;
7962         sd->nohz_idle = 0;
7963
7964         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7965 unlock:
7966         rcu_read_unlock();
7967 }
7968
7969 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7970 {
7971         struct sched_domain *sd;
7972         int cpu = smp_processor_id();
7973
7974         rcu_read_lock();
7975         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7976
7977         if (!sd || sd->nohz_idle)
7978                 goto unlock;
7979         sd->nohz_idle = 1;
7980
7981         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7982 unlock:
7983         rcu_read_unlock();
7984 }
7985
7986 /*
7987  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7988  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7989  */
7990 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7991 {
7992         /*
7993          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7994          */
7995         if (!cpu_active(cpu))
7996                 return;
7997
7998         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7999                 return;
8000
8001         /*
8002          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8003          */
8004         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8005                 return;
8006
8007         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8008         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8009         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8010 }
8011 #endif
8012
8013 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8014
8015 /*
8016  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8017  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8018  */
8019 void update_max_interval(void)
8020 {
8021         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8022 }
8023
8024 /*
8025  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8026  * and initiates a balancing operation if so.
8027  *
8028  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8029  */
8030 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8031 {
8032         int continue_balancing = 1;
8033         int cpu = rq->cpu;
8034         unsigned long interval;
8035         struct sched_domain *sd;
8036         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8037         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8038         int update_next_balance = 0;
8039         int need_serialize, need_decay = 0;
8040         u64 max_cost = 0;
8041
8042         update_blocked_averages(cpu);
8043
8044         rcu_read_lock();
8045         for_each_domain(cpu, sd) {
8046                 /*
8047                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8048                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8049                  */
8050                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8051                         sd->max_newidle_lb_cost =
8052                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8053                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8054                         need_decay = 1;
8055                 }
8056                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8057
8058                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8059                         continue;
8060
8061                 /*
8062                  * Stop the load balance at this level. There is another
8063                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8064                  * actively.
8065                  */
8066                 if (!continue_balancing) {
8067                         if (need_decay)
8068                                 continue;
8069                         break;
8070                 }
8071
8072                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8073
8074                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8075                 if (need_serialize) {
8076                         if (!spin_trylock(&balancing))
8077                                 goto out;
8078                 }
8079
8080                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8081                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8082                                 /*
8083                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8084                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8085                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8086                                  */
8087                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8088                         }
8089                         sd->last_balance = jiffies;
8090                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8091                 }
8092                 if (need_serialize)
8093                         spin_unlock(&balancing);
8094 out:
8095                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8096                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8097                         update_next_balance = 1;
8098                 }
8099         }
8100         if (need_decay) {
8101                 /*
8102                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8103                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8104                  */
8105                 rq->max_idle_balance_cost =
8106                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8107         }
8108         rcu_read_unlock();
8109
8110         /*
8111          * next_balance will be updated only when there is a need.
8112          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8113          * updated.
8114          */
8115         if (likely(update_next_balance)) {
8116                 rq->next_balance = next_balance;
8117
8118 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8119                 /*
8120                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8121                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8122                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8123                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8124                  * balance for itself and we need to update the
8125                  * nohz.next_balance accordingly.
8126                  */
8127                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8128                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8129 #endif
8130         }
8131 }
8132
8133 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8134 /*
8135  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8136  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8137  */
8138 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8139 {
8140         int this_cpu = this_rq->cpu;
8141         struct rq *rq;
8142         int balance_cpu;
8143         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8144         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8145         int update_next_balance = 0;
8146
8147         if (idle != CPU_IDLE ||
8148             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8149                 goto end;
8150
8151         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8152                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8153                         continue;
8154
8155                 /*
8156                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8157                  * work being done for other cpus. Next load
8158                  * balancing owner will pick it up.
8159                  */
8160                 if (need_resched())
8161                         break;
8162
8163                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8164
8165                 /*
8166                  * If time for next balance is due,
8167                  * do the balance.
8168                  */
8169                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8170                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8171                         update_rq_clock(rq);
8172                         cpu_load_update_idle(rq);
8173                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8174                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8175                 }
8176
8177                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8178                         next_balance = rq->next_balance;
8179                         update_next_balance = 1;
8180                 }
8181         }
8182
8183         /*
8184          * next_balance will be updated only when there is a need.
8185          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8186          * updated.
8187          */
8188         if (likely(update_next_balance))
8189                 nohz.next_balance = next_balance;
8190 end:
8191         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8192 }
8193
8194 /*
8195  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8196  * of an idle cpu in the system.
8197  *   - This rq has more than one task.
8198  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8199  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8200  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8201  *     multiple busy cpu.
8202  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8203  *     domain span are idle.
8204  */
8205 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8206 {
8207         unsigned long now = jiffies;
8208         struct sched_domain *sd;
8209         struct sched_group_capacity *sgc;
8210         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8211         bool kick = false;
8212
8213         if (unlikely(rq->idle_balance))
8214                 return false;
8215
8216        /*
8217         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8218         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8219         */
8220         set_cpu_sd_state_busy();
8221         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8222
8223         /*
8224          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8225          * balancing.
8226          */
8227         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8228                 return false;
8229
8230         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8231                 return false;
8232
8233         if (rq->nr_running >= 2)
8234                 return true;
8235
8236         rcu_read_lock();
8237         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8238         if (sd) {
8239                 sgc = sd->groups->sgc;
8240                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8241
8242                 if (nr_busy > 1) {
8243                         kick = true;
8244                         goto unlock;
8245                 }
8246
8247         }
8248
8249         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8250         if (sd) {
8251                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8252                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8253                         kick = true;
8254                         goto unlock;
8255                 }
8256         }
8257
8258         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8259         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8260                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8261                 kick = true;
8262                 goto unlock;
8263         }
8264
8265 unlock:
8266         rcu_read_unlock();
8267         return kick;
8268 }
8269 #else
8270 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8271 #endif
8272
8273 /*
8274  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8275  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8276  */
8277 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8278 {
8279         struct rq *this_rq = this_rq();
8280         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8281                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8282
8283         /*
8284          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8285          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8286          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8287          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8288          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8289          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8290          */
8291         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8292         rebalance_domains(this_rq, idle);
8293 }
8294
8295 /*
8296  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8297  */
8298 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8299 {
8300         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8301         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8302                 return;
8303
8304         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8305                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8306 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8307         if (nohz_kick_needed(rq))
8308                 nohz_balancer_kick();
8309 #endif
8310 }
8311
8312 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8313 {
8314         update_sysctl();
8315
8316         update_runtime_enabled(rq);
8317 }
8318
8319 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8320 {
8321         update_sysctl();
8322
8323         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8324         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8325 }
8326
8327 #endif /* CONFIG_SMP */
8328
8329 /*
8330  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8331  */
8332 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8333 {
8334         struct cfs_rq *cfs_rq;
8335         struct sched_entity *se = &curr->se;
8336
8337         for_each_sched_entity(se) {
8338                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8339                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8340         }
8341
8342         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8343                 task_tick_numa(rq, curr);
8344 }
8345
8346 /*
8347  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8348  *  - child not yet on the tasklist
8349  *  - preemption disabled
8350  */
8351 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8352 {
8353         struct cfs_rq *cfs_rq;
8354         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8355         struct rq *rq = this_rq();
8356
8357         raw_spin_lock(&rq->lock);
8358         update_rq_clock(rq);
8359
8360         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8361         curr = cfs_rq->curr;
8362         if (curr) {
8363                 update_curr(cfs_rq);
8364                 se->vruntime = curr->vruntime;
8365         }
8366         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8367
8368         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8369                 /*
8370                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8371                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8372                  */
8373                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8374                 resched_curr(rq);
8375         }
8376
8377         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8378         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8379 }
8380
8381 /*
8382  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8383  * the current task.
8384  */
8385 static void
8386 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8387 {
8388         if (!task_on_rq_queued(p))
8389                 return;
8390
8391         /*
8392          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8393          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8394          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8395          */
8396         if (rq->curr == p) {
8397                 if (p->prio > oldprio)
8398                         resched_curr(rq);
8399         } else
8400                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8401 }
8402
8403 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8404 {
8405         struct sched_entity *se = &p->se;
8406
8407         /*
8408          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8409          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8410          * vruntime.
8411          */
8412         if (p->on_rq)
8413                 return true;
8414
8415         /*
8416          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8417          * But there are some cases where it has already been normalized:
8418          *
8419          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8420          *   wake_up_new_task().
8421          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8422          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8423          */
8424         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8425                 return true;
8426
8427         return false;
8428 }
8429
8430 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8431 {
8432         struct sched_entity *se = &p->se;
8433         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8434         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8435         int tg_update;
8436
8437         if (!vruntime_normalized(p)) {
8438                 /*
8439                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8440                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8441                  */
8442                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8443                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8444         }
8445
8446         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8447         tg_update = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8448         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8449         if (tg_update)
8450                 update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8451 }
8452
8453 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8454 {
8455         struct sched_entity *se = &p->se;
8456         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8457         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8458         int tg_update;
8459
8460 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8461         /*
8462          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8463          * class maintain depth value), reset depth properly.
8464          */
8465         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8466 #endif
8467
8468         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8469         tg_update = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8470         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8471         if (tg_update)
8472                 update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8473
8474         if (!vruntime_normalized(p))
8475                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8476 }
8477
8478 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8479 {
8480         detach_task_cfs_rq(p);
8481 }
8482
8483 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8484 {
8485         attach_task_cfs_rq(p);
8486
8487         if (task_on_rq_queued(p)) {
8488                 /*
8489                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8490                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8491                  * if we can still preempt the current task.
8492                  */
8493                 if (rq->curr == p)
8494                         resched_curr(rq);
8495                 else
8496                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8497         }
8498 }
8499
8500 /* Account for a task changing its policy or group.
8501  *
8502  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8503  * migrates between groups/classes.
8504  */
8505 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8506 {
8507         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8508
8509         for_each_sched_entity(se) {
8510                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8511
8512                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8513                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8514                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8515         }
8516 }
8517
8518 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8519 {
8520         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8521         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8522 #ifndef CONFIG_64BIT
8523         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8524 #endif
8525 #ifdef CONFIG_SMP
8526         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8527         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8528 #endif
8529 }
8530
8531 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8532 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8533 {
8534         struct sched_entity *se = &p->se;
8535
8536         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8537         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8538 }
8539
8540 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8541 {
8542         detach_task_cfs_rq(p);
8543         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8544
8545 #ifdef CONFIG_SMP
8546         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8547         p->se.avg.last_update_time = 0;
8548 #endif
8549         attach_task_cfs_rq(p);
8550 }
8551
8552 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8553 {
8554         switch (type) {
8555         case TASK_SET_GROUP:
8556                 task_set_group_fair(p);
8557                 break;
8558
8559         case TASK_MOVE_GROUP:
8560                 task_move_group_fair(p);
8561                 break;
8562         }
8563 }
8564
8565 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8566 {
8567         int i;
8568
8569         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8570
8571         for_each_possible_cpu(i) {
8572                 if (tg->cfs_rq)
8573                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8574                 if (tg->se)
8575                         kfree(tg->se[i]);
8576         }
8577
8578         kfree(tg->cfs_rq);
8579         kfree(tg->se);
8580 }
8581
8582 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8583 {
8584         struct sched_entity *se;
8585         struct cfs_rq *cfs_rq;
8586         struct rq *rq;
8587         int i;
8588
8589         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8590         if (!tg->cfs_rq)
8591                 goto err;
8592         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8593         if (!tg->se)
8594                 goto err;
8595
8596         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8597
8598         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8599
8600         for_each_possible_cpu(i) {
8601                 rq = cpu_rq(i);
8602
8603                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8604                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8605                 if (!cfs_rq)
8606                         goto err;
8607
8608                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8609                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8610                 if (!se)
8611                         goto err_free_rq;
8612
8613                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8614                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8615                 init_entity_runnable_average(se);
8616         }
8617
8618         return 1;
8619
8620 err_free_rq:
8621         kfree(cfs_rq);
8622 err:
8623         return 0;
8624 }
8625
8626 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8627 {
8628         struct sched_entity *se;
8629         struct rq *rq;
8630         int i;
8631
8632         for_each_possible_cpu(i) {
8633                 rq = cpu_rq(i);
8634                 se = tg->se[i];
8635
8636                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8637                 post_init_entity_util_avg(se);
8638                 sync_throttle(tg, i);
8639                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8640         }
8641 }
8642
8643 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8644 {
8645         unsigned long flags;
8646         struct rq *rq;
8647         int cpu;
8648
8649         for_each_possible_cpu(cpu) {
8650                 if (tg->se[cpu])
8651                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8652
8653                 /*
8654                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8655                  * check on_list without danger of it being re-added.
8656                  */
8657                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8658                         continue;
8659
8660                 rq = cpu_rq(cpu);
8661
8662                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8663                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8664                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8665         }
8666 }
8667
8668 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8669                         struct sched_entity *se, int cpu,
8670                         struct sched_entity *parent)
8671 {
8672         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8673
8674         cfs_rq->tg = tg;
8675         cfs_rq->rq = rq;
8676         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8677
8678         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8679         tg->se[cpu] = se;
8680
8681         /* se could be NULL for root_task_group */
8682         if (!se)
8683                 return;
8684
8685         if (!parent) {
8686                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8687                 se->depth = 0;
8688         } else {
8689                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8690                 se->depth = parent->depth + 1;
8691         }
8692
8693         se->my_q = cfs_rq;
8694         /* guarantee group entities always have weight */
8695         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8696         se->parent = parent;
8697 }
8698
8699 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8700
8701 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8702 {
8703         int i;
8704         unsigned long flags;
8705
8706         /*
8707          * We can't change the weight of the root cgroup.
8708          */
8709         if (!tg->se[0])
8710                 return -EINVAL;
8711
8712         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8713
8714         mutex_lock(&shares_mutex);
8715         if (tg->shares == shares)
8716                 goto done;
8717
8718         tg->shares = shares;
8719         for_each_possible_cpu(i) {
8720                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8721                 struct sched_entity *se;
8722
8723                 se = tg->se[i];
8724                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8725                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8726
8727                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8728                 update_rq_clock(rq);
8729                 for_each_sched_entity(se)
8730                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8731                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8732         }
8733
8734 done:
8735         mutex_unlock(&shares_mutex);
8736         return 0;
8737 }
8738 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8739
8740 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8741
8742 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8743 {
8744         return 1;
8745 }
8746
8747 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8748
8749 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8750
8751 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8752
8753
8754 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8755 {
8756         struct sched_entity *se = &task->se;
8757         unsigned int rr_interval = 0;
8758
8759         /*
8760          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8761          * idle runqueue:
8762          */
8763         if (rq->cfs.load.weight)
8764                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8765
8766         return rr_interval;
8767 }
8768
8769 /*
8770  * All the scheduling class methods:
8771  */
8772 const struct sched_class fair_sched_class = {
8773         .next                   = &idle_sched_class,
8774         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8775         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8776         .yield_task             = yield_task_fair,
8777         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8778
8779         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8780
8781         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8782         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8783
8784 #ifdef CONFIG_SMP
8785         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8786         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8787
8788         .rq_online              = rq_online_fair,
8789         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8790
8791         .task_dead              = task_dead_fair,
8792         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8793 #endif
8794
8795         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8796         .task_tick              = task_tick_fair,
8797         .task_fork              = task_fork_fair,
8798
8799         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8800         .switched_from          = switched_from_fair,
8801         .switched_to            = switched_to_fair,
8802
8803         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8804
8805         .update_curr            = update_curr_fair,
8806
8807 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8808         .task_change_group      = task_change_group_fair,
8809 #endif
8810 };
8811
8812 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8813 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8814 {
8815         struct cfs_rq *cfs_rq;
8816
8817         rcu_read_lock();
8818         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8819                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8820         rcu_read_unlock();
8821 }
8822
8823 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8824 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8825 {
8826         int node;
8827         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8828
8829         for_each_online_node(node) {
8830                 if (p->numa_faults) {
8831                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8832                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8833                 }
8834                 if (p->numa_group) {
8835                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8836                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8837                 }
8838                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8839         }
8840 }
8841 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8842 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8843
8844 __init void init_sched_fair_class(void)
8845 {
8846 #ifdef CONFIG_SMP
8847         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8848
8849 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8850         nohz.next_balance = jiffies;
8851         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8852 #endif
8853 #endif /* SMP */
8854
8855 }