6b41589c41e43b993a2e64799a9447918b3fa35a
[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 /*
118  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
119  * util * 1024 < capacity * margin
120  */
121 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
122
123 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
124 {
125         lw->weight += inc;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
130 {
131         lw->weight -= dec;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
136 {
137         lw->weight = w;
138         lw->inv_weight = 0;
139 }
140
141 /*
142  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
143  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
144  * to users decreases. But the relationship is not linear,
145  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
146  * number of CPUs.
147  *
148  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
149  */
150 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
151 {
152         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
153         unsigned int factor;
154
155         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
156         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
157                 factor = 1;
158                 break;
159         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
160                 factor = cpus;
161                 break;
162         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
163         default:
164                 factor = 1 + ilog2(cpus);
165                 break;
166         }
167
168         return factor;
169 }
170
171 static void update_sysctl(void)
172 {
173         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
174
175 #define SET_SYSCTL(name) \
176         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
177         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
178         SET_SYSCTL(sched_latency);
179         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
180 #undef SET_SYSCTL
181 }
182
183 void sched_init_granularity(void)
184 {
185         update_sysctl();
186 }
187
188 #define WMULT_CONST     (~0U)
189 #define WMULT_SHIFT     32
190
191 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
192 {
193         unsigned long w;
194
195         if (likely(lw->inv_weight))
196                 return;
197
198         w = scale_load_down(lw->weight);
199
200         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
201                 lw->inv_weight = 1;
202         else if (unlikely(!w))
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
204         else
205                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
206 }
207
208 /*
209  * delta_exec * weight / lw.weight
210  *   OR
211  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
212  *
213  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
214  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
215  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
216  *
217  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
218  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
219  */
220 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
221 {
222         u64 fact = scale_load_down(weight);
223         int shift = WMULT_SHIFT;
224
225         __update_inv_weight(lw);
226
227         if (unlikely(fact >> 32)) {
228                 while (fact >> 32) {
229                         fact >>= 1;
230                         shift--;
231                 }
232         }
233
234         /* hint to use a 32x32->64 mul */
235         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
236
237         while (fact >> 32) {
238                 fact >>= 1;
239                 shift--;
240         }
241
242         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
243 }
244
245
246 const struct sched_class fair_sched_class;
247
248 /**************************************************************
249  * CFS operations on generic schedulable entities:
250  */
251
252 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
253
254 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
255 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
256 {
257         return cfs_rq->rq;
258 }
259
260 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
261 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
262
263 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
264 {
265 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
266         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
267 #endif
268         return container_of(se, struct task_struct, se);
269 }
270
271 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
272 #define for_each_sched_entity(se) \
273                 for (; se; se = se->parent)
274
275 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
276 {
277         return p->se.cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
281 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
282 {
283         return se->cfs_rq;
284 }
285
286 /* runqueue "owned" by this group */
287 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
288 {
289         return grp->my_q;
290 }
291
292 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
293 {
294         if (!cfs_rq->on_list) {
295                 /*
296                  * Ensure we either appear before our parent (if already
297                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
298                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
299                  * reduces this to two cases.
300                  */
301                 if (cfs_rq->tg->parent &&
302                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
303                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
304                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
305                 } else {
306                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
307                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
308                 }
309
310                 cfs_rq->on_list = 1;
311         }
312 }
313
314 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
315 {
316         if (cfs_rq->on_list) {
317                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
318                 cfs_rq->on_list = 0;
319         }
320 }
321
322 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
323 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
324         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
325
326 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
327 static inline struct cfs_rq *
328 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
329 {
330         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
331                 return se->cfs_rq;
332
333         return NULL;
334 }
335
336 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
337 {
338         return se->parent;
339 }
340
341 static void
342 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
343 {
344         int se_depth, pse_depth;
345
346         /*
347          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
348          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
349          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
350          * parent.
351          */
352
353         /* First walk up until both entities are at same depth */
354         se_depth = (*se)->depth;
355         pse_depth = (*pse)->depth;
356
357         while (se_depth > pse_depth) {
358                 se_depth--;
359                 *se = parent_entity(*se);
360         }
361
362         while (pse_depth > se_depth) {
363                 pse_depth--;
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366
367         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
368                 *se = parent_entity(*se);
369                 *pse = parent_entity(*pse);
370         }
371 }
372
373 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
374
375 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
376 {
377         return container_of(se, struct task_struct, se);
378 }
379
380 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
381 {
382         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
383 }
384
385 #define entity_is_task(se)      1
386
387 #define for_each_sched_entity(se) \
388                 for (; se; se = NULL)
389
390 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
391 {
392         return &task_rq(p)->cfs;
393 }
394
395 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
396 {
397         struct task_struct *p = task_of(se);
398         struct rq *rq = task_rq(p);
399
400         return &rq->cfs;
401 }
402
403 /* runqueue "owned" by this group */
404 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
405 {
406         return NULL;
407 }
408
409 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
410 {
411 }
412
413 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
414 {
415 }
416
417 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
418                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
419
420 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
421 {
422         return NULL;
423 }
424
425 static inline void
426 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
427 {
428 }
429
430 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
431
432 static __always_inline
433 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
434
435 /**************************************************************
436  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
437  */
438
439 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
440 {
441         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
442         if (delta > 0)
443                 max_vruntime = vruntime;
444
445         return max_vruntime;
446 }
447
448 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
449 {
450         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
451         if (delta < 0)
452                 min_vruntime = vruntime;
453
454         return min_vruntime;
455 }
456
457 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
458                                 struct sched_entity *b)
459 {
460         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
461 }
462
463 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
464 {
465         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
466
467         if (cfs_rq->curr)
468                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
469
470         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
471                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
472                                                    struct sched_entity,
473                                                    run_node);
474
475                 if (!cfs_rq->curr)
476                         vruntime = se->vruntime;
477                 else
478                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
479         }
480
481         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
482         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
483 #ifndef CONFIG_64BIT
484         smp_wmb();
485         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
486 #endif
487 }
488
489 /*
490  * Enqueue an entity into the rb-tree:
491  */
492 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
493 {
494         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
495         struct rb_node *parent = NULL;
496         struct sched_entity *entry;
497         int leftmost = 1;
498
499         /*
500          * Find the right place in the rbtree:
501          */
502         while (*link) {
503                 parent = *link;
504                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
505                 /*
506                  * We dont care about collisions. Nodes with
507                  * the same key stay together.
508                  */
509                 if (entity_before(se, entry)) {
510                         link = &parent->rb_left;
511                 } else {
512                         link = &parent->rb_right;
513                         leftmost = 0;
514                 }
515         }
516
517         /*
518          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
519          * used):
520          */
521         if (leftmost)
522                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
523
524         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
525         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
526 }
527
528 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
529 {
530         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
531                 struct rb_node *next_node;
532
533                 next_node = rb_next(&se->run_node);
534                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
535         }
536
537         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
538 }
539
540 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
541 {
542         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
543
544         if (!left)
545                 return NULL;
546
547         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
548 }
549
550 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
551 {
552         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
553
554         if (!next)
555                 return NULL;
556
557         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
558 }
559
560 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
561 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
562 {
563         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
564
565         if (!last)
566                 return NULL;
567
568         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
569 }
570
571 /**************************************************************
572  * Scheduling class statistics methods:
573  */
574
575 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
576                 void __user *buffer, size_t *lenp,
577                 loff_t *ppos)
578 {
579         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
580         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
581
582         if (ret || !write)
583                 return ret;
584
585         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
586                                         sysctl_sched_min_granularity);
587
588 #define WRT_SYSCTL(name) \
589         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
590         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
591         WRT_SYSCTL(sched_latency);
592         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
593 #undef WRT_SYSCTL
594
595         return 0;
596 }
597 #endif
598
599 /*
600  * delta /= w
601  */
602 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
603 {
604         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
605                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
606
607         return delta;
608 }
609
610 /*
611  * The idea is to set a period in which each task runs once.
612  *
613  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
614  * this period because otherwise the slices get too small.
615  *
616  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
617  */
618 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
619 {
620         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
621                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
622         else
623                 return sysctl_sched_latency;
624 }
625
626 /*
627  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
628  * proportional to the weight.
629  *
630  * s = p*P[w/rw]
631  */
632 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
633 {
634         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
635
636         for_each_sched_entity(se) {
637                 struct load_weight *load;
638                 struct load_weight lw;
639
640                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
641                 load = &cfs_rq->load;
642
643                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
644                         lw = cfs_rq->load;
645
646                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
647                         load = &lw;
648                 }
649                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
650         }
651         return slice;
652 }
653
654 /*
655  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
656  *
657  * vs = s/w
658  */
659 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
660 {
661         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
662 }
663
664 #ifdef CONFIG_SMP
665 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
666 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
667
668 /*
669  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
670  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
671  * dependent on this value.
672  */
673 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
674 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
675 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
676
677 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
678 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
679 {
680         struct sched_avg *sa = &se->avg;
681
682         sa->last_update_time = 0;
683         /*
684          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
685          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
686          * will definitely be update (after enqueue).
687          */
688         sa->period_contrib = 1023;
689         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
690         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
691         /*
692          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
693          */
694         sa->util_avg = 0;
695         sa->util_sum = 0;
696         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
697 }
698
699 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
700 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
701 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force);
702 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
703
704 /*
705  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
706  * based on the cfs_rq's current util_avg:
707  *
708  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
709  *
710  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
711  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
712  * as when the series is a harmonic series.
713  *
714  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
715  * only 1/2 of the left utilization budget:
716  *
717  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
718  *
719  * where n denotes the nth task.
720  *
721  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
722  *
723  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
724  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
725  *
726  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
727  * if util_avg > util_avg_cap.
728  */
729 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
730 {
731         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
732         struct sched_avg *sa = &se->avg;
733         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
734         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
735
736         if (cap > 0) {
737                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
738                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
739                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
740
741                         if (sa->util_avg > cap)
742                                 sa->util_avg = cap;
743                 } else {
744                         sa->util_avg = cap;
745                 }
746                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
747         }
748
749         if (entity_is_task(se)) {
750                 struct task_struct *p = task_of(se);
751                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
752                         /*
753                          * For !fair tasks do:
754                          *
755                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
756                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
757                         switched_from_fair(rq, p);
758                          *
759                          * such that the next switched_to_fair() has the
760                          * expected state.
761                          */
762                         se->avg.last_update_time = now;
763                         return;
764                 }
765         }
766
767         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
768         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
769         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
770 }
771
772 #else /* !CONFIG_SMP */
773 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
774 {
775 }
776 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
777 {
778 }
779 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
780 {
781 }
782 #endif /* CONFIG_SMP */
783
784 /*
785  * Update the current task's runtime statistics.
786  */
787 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
788 {
789         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
790         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
791         u64 delta_exec;
792
793         if (unlikely(!curr))
794                 return;
795
796         delta_exec = now - curr->exec_start;
797         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
798                 return;
799
800         curr->exec_start = now;
801
802         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
803                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
804
805         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
806         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
807
808         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
809         update_min_vruntime(cfs_rq);
810
811         if (entity_is_task(curr)) {
812                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
813
814                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
815                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
816                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
817         }
818
819         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
820 }
821
822 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
823 {
824         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
825 }
826
827 static inline void
828 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
829 {
830         u64 wait_start, prev_wait_start;
831
832         if (!schedstat_enabled())
833                 return;
834
835         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
836         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
837
838         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
839             likely(wait_start > prev_wait_start))
840                 wait_start -= prev_wait_start;
841
842         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
843 }
844
845 static inline void
846 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
847 {
848         struct task_struct *p;
849         u64 delta;
850
851         if (!schedstat_enabled())
852                 return;
853
854         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
855
856         if (entity_is_task(se)) {
857                 p = task_of(se);
858                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
859                         /*
860                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
861                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
862                          * prior to migration.
863                          */
864                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
865                         return;
866                 }
867                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
868         }
869
870         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
871                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
872         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
873         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
874         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
875 }
876
877 static inline void
878 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
879 {
880         struct task_struct *tsk = NULL;
881         u64 sleep_start, block_start;
882
883         if (!schedstat_enabled())
884                 return;
885
886         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
887         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
888
889         if (entity_is_task(se))
890                 tsk = task_of(se);
891
892         if (sleep_start) {
893                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
894
895                 if ((s64)delta < 0)
896                         delta = 0;
897
898                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
899                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
900
901                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
902                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
903
904                 if (tsk) {
905                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
906                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
907                 }
908         }
909         if (block_start) {
910                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
911
912                 if ((s64)delta < 0)
913                         delta = 0;
914
915                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
916                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
917
918                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
919                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
920
921                 if (tsk) {
922                         if (tsk->in_iowait) {
923                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
924                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
925                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
926                         }
927
928                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
929
930                         /*
931                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
932                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
933                          * amount of time that the task spent sleeping:
934                          */
935                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
936                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
937                                                 (void *)get_wchan(tsk),
938                                                 delta >> 20);
939                         }
940                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
941                 }
942         }
943 }
944
945 /*
946  * Task is being enqueued - update stats:
947  */
948 static inline void
949 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
950 {
951         if (!schedstat_enabled())
952                 return;
953
954         /*
955          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
956          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
957          */
958         if (se != cfs_rq->curr)
959                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
960
961         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
962                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
963 }
964
965 static inline void
966 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
967 {
968
969         if (!schedstat_enabled())
970                 return;
971
972         /*
973          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
974          * waiting task:
975          */
976         if (se != cfs_rq->curr)
977                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
978
979         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
980                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
981
982                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
983                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
984                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
985                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
986                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
987                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
988         }
989 }
990
991 /*
992  * We are picking a new current task - update its stats:
993  */
994 static inline void
995 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
996 {
997         /*
998          * We are starting a new run period:
999          */
1000         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1001 }
1002
1003 /**************************************************
1004  * Scheduling class queueing methods:
1005  */
1006
1007 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1008 /*
1009  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1010  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1011  * numa_balancing_scan_size.
1012  */
1013 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1014 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1015
1016 /* Portion of address space to scan in MB */
1017 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1018
1019 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1020 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1021
1022 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1023 {
1024         unsigned long rss = 0;
1025         unsigned long nr_scan_pages;
1026
1027         /*
1028          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1029          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1030          * on resident pages
1031          */
1032         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1033         rss = get_mm_rss(p->mm);
1034         if (!rss)
1035                 rss = nr_scan_pages;
1036
1037         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1038         return rss / nr_scan_pages;
1039 }
1040
1041 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1042 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1043
1044 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1045 {
1046         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1047         unsigned int scan, floor;
1048         unsigned int windows = 1;
1049
1050         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1051                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1052         floor = 1000 / windows;
1053
1054         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1055         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1056 }
1057
1058 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1059 {
1060         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1061         unsigned int smax;
1062
1063         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1064         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1065         return max(smin, smax);
1066 }
1067
1068 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1069 {
1070         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1071         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1072 }
1073
1074 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1075 {
1076         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1077         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1078 }
1079
1080 struct numa_group {
1081         atomic_t refcount;
1082
1083         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1084         int nr_tasks;
1085         pid_t gid;
1086         int active_nodes;
1087
1088         struct rcu_head rcu;
1089         unsigned long total_faults;
1090         unsigned long max_faults_cpu;
1091         /*
1092          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1093          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1094          * more by CPU use than by memory faults.
1095          */
1096         unsigned long *faults_cpu;
1097         unsigned long faults[0];
1098 };
1099
1100 /* Shared or private faults. */
1101 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1102
1103 /* Memory and CPU locality */
1104 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1105
1106 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1107 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1108
1109 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1110 {
1111         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1112 }
1113
1114 /*
1115  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1116  * occupy the first half of the array. The second half of the
1117  * array is for current counters, which are averaged into the
1118  * first set by task_numa_placement.
1119  */
1120 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1121 {
1122         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1123 }
1124
1125 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1126 {
1127         if (!p->numa_faults)
1128                 return 0;
1129
1130         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1131                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1132 }
1133
1134 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1135 {
1136         if (!p->numa_group)
1137                 return 0;
1138
1139         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1140                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1141 }
1142
1143 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1144 {
1145         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1146                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1147 }
1148
1149 /*
1150  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1151  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1152  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1153  */
1154 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1155
1156 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1157 {
1158         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1159 }
1160
1161 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1162 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1163                                         int maxdist, bool task)
1164 {
1165         unsigned long score = 0;
1166         int node;
1167
1168         /*
1169          * All nodes are directly connected, and the same distance
1170          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1171          */
1172         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1173                 return 0;
1174
1175         /*
1176          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1177          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1178          */
1179         for_each_online_node(node) {
1180                 unsigned long faults;
1181                 int dist = node_distance(nid, node);
1182
1183                 /*
1184                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1185                  * for placement; nid was already counted.
1186                  */
1187                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1188                         continue;
1189
1190                 /*
1191                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1192                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1193                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1194                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1195                  * of each group. Skip other nodes.
1196                  */
1197                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1198                                         dist > maxdist)
1199                         continue;
1200
1201                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1202                 if (task)
1203                         faults = task_faults(p, node);
1204                 else
1205                         faults = group_faults(p, node);
1206
1207                 /*
1208                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1209                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1210                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1211                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1212                  * The further away a node is, the less the faults count.
1213                  * This seems to result in good task placement.
1214                  */
1215                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1216                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1217                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1218                 }
1219
1220                 score += faults;
1221         }
1222
1223         return score;
1224 }
1225
1226 /*
1227  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1228  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1229  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1230  * evenly spread out between numa nodes.
1231  */
1232 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1233                                         int dist)
1234 {
1235         unsigned long faults, total_faults;
1236
1237         if (!p->numa_faults)
1238                 return 0;
1239
1240         total_faults = p->total_numa_faults;
1241
1242         if (!total_faults)
1243                 return 0;
1244
1245         faults = task_faults(p, nid);
1246         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1247
1248         return 1000 * faults / total_faults;
1249 }
1250
1251 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1252                                          int dist)
1253 {
1254         unsigned long faults, total_faults;
1255
1256         if (!p->numa_group)
1257                 return 0;
1258
1259         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1260
1261         if (!total_faults)
1262                 return 0;
1263
1264         faults = group_faults(p, nid);
1265         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1266
1267         return 1000 * faults / total_faults;
1268 }
1269
1270 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1271                                 int src_nid, int dst_cpu)
1272 {
1273         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1274         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1275         int last_cpupid, this_cpupid;
1276
1277         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1278
1279         /*
1280          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1281          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1282          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1283          *
1284          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1285          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1286          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1287          *
1288          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1289          * same result twice in a row, given these samples are fully
1290          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1291          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1292          *
1293          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1294          * act on an unlikely task<->page relation.
1295          */
1296         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1297         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1298                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1299                 return false;
1300
1301         /* Always allow migrate on private faults */
1302         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1303                 return true;
1304
1305         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1306         if (!ng)
1307                 return true;
1308
1309         /*
1310          * Destination node is much more heavily used than the source
1311          * node? Allow migration.
1312          */
1313         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1314                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1315                 return true;
1316
1317         /*
1318          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1319          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1320          *
1321          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1322          * --------------- * - > ---------------
1323          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1324          */
1325         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1326                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1327 }
1328
1329 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1330 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1331 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1332 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1333 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1334
1335 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1336 struct numa_stats {
1337         unsigned long nr_running;
1338         unsigned long load;
1339
1340         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1341         unsigned long compute_capacity;
1342
1343         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1344         unsigned long task_capacity;
1345         int has_free_capacity;
1346 };
1347
1348 /*
1349  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1350  */
1351 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1352 {
1353         int smt, cpu, cpus = 0;
1354         unsigned long capacity;
1355
1356         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1357         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1358                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1359
1360                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1361                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1362                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1363
1364                 cpus++;
1365         }
1366
1367         /*
1368          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1369          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1370          * not find this node attractive.
1371          *
1372          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1373          * imbalance and bail there.
1374          */
1375         if (!cpus)
1376                 return;
1377
1378         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1379         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1380         capacity = cpus / smt; /* cores */
1381
1382         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1383                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1384         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1385 }
1386
1387 struct task_numa_env {
1388         struct task_struct *p;
1389
1390         int src_cpu, src_nid;
1391         int dst_cpu, dst_nid;
1392
1393         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1394
1395         int imbalance_pct;
1396         int dist;
1397
1398         struct task_struct *best_task;
1399         long best_imp;
1400         int best_cpu;
1401 };
1402
1403 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1404                              struct task_struct *p, long imp)
1405 {
1406         if (env->best_task)
1407                 put_task_struct(env->best_task);
1408         if (p)
1409                 get_task_struct(p);
1410
1411         env->best_task = p;
1412         env->best_imp = imp;
1413         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1414 }
1415
1416 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1417                                 struct task_numa_env *env)
1418 {
1419         long imb, old_imb;
1420         long orig_src_load, orig_dst_load;
1421         long src_capacity, dst_capacity;
1422
1423         /*
1424          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1425          *
1426          * src_load        dst_load
1427          * ------------ vs ---------
1428          * src_capacity    dst_capacity
1429          */
1430         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1431         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1432
1433         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1434         if (dst_load < src_load)
1435                 swap(dst_load, src_load);
1436
1437         /* Is the difference below the threshold? */
1438         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1439               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1440         if (imb <= 0)
1441                 return false;
1442
1443         /*
1444          * The imbalance is above the allowed threshold.
1445          * Compare it with the old imbalance.
1446          */
1447         orig_src_load = env->src_stats.load;
1448         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1449
1450         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1451                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1452
1453         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1454                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1455
1456         /* Would this change make things worse? */
1457         return (imb > old_imb);
1458 }
1459
1460 /*
1461  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1462  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1463  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1464  * be exchanged with the source task
1465  */
1466 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1467                               long taskimp, long groupimp)
1468 {
1469         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1470         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1471         struct task_struct *cur;
1472         long src_load, dst_load;
1473         long load;
1474         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1475         long moveimp = imp;
1476         int dist = env->dist;
1477
1478         rcu_read_lock();
1479         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1480         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1481                 cur = NULL;
1482
1483         /*
1484          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1485          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1486          */
1487         if (cur == env->p)
1488                 goto unlock;
1489
1490         /*
1491          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1492          * source and destination node. Calculate the total differential for
1493          * the source task and potential destination task. The more negative
1494          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1495          * be incurred if the tasks were swapped.
1496          */
1497         if (cur) {
1498                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1499                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1500                         goto unlock;
1501
1502                 /*
1503                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1504                  * in any group then look only at task weights.
1505                  */
1506                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1507                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1508                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1509                         /*
1510                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1511                          * tasks within a group over tiny differences.
1512                          */
1513                         if (cur->numa_group)
1514                                 imp -= imp/16;
1515                 } else {
1516                         /*
1517                          * Compare the group weights. If a task is all by
1518                          * itself (not part of a group), use the task weight
1519                          * instead.
1520                          */
1521                         if (cur->numa_group)
1522                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1523                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1524                         else
1525                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1526                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1527                 }
1528         }
1529
1530         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1531                 goto unlock;
1532
1533         if (!cur) {
1534                 /* Is there capacity at our destination? */
1535                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1536                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1537                         goto unlock;
1538
1539                 goto balance;
1540         }
1541
1542         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1543         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1544                         dst_rq->nr_running == 1)
1545                 goto assign;
1546
1547         /*
1548          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1549          */
1550 balance:
1551         load = task_h_load(env->p);
1552         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1553         src_load = env->src_stats.load - load;
1554
1555         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1556                 /*
1557                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1558                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1559                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1560                  * so an actually idle CPU will win.
1561                  */
1562                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1563                         imp = moveimp - 1;
1564                         cur = NULL;
1565                         goto assign;
1566                 }
1567         }
1568
1569         if (imp <= env->best_imp)
1570                 goto unlock;
1571
1572         if (cur) {
1573                 load = task_h_load(cur);
1574                 dst_load -= load;
1575                 src_load += load;
1576         }
1577
1578         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1579                 goto unlock;
1580
1581         /*
1582          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1583          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1584          */
1585         if (!cur) {
1586                 /*
1587                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1588                  * can be used from IRQ context.
1589                  */
1590                 local_irq_disable();
1591                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1592                                                    env->dst_cpu);
1593                 local_irq_enable();
1594         }
1595
1596 assign:
1597         task_numa_assign(env, cur, imp);
1598 unlock:
1599         rcu_read_unlock();
1600 }
1601
1602 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1603                                 long taskimp, long groupimp)
1604 {
1605         int cpu;
1606
1607         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1608                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1609                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1610                         continue;
1611
1612                 env->dst_cpu = cpu;
1613                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1614         }
1615 }
1616
1617 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1618 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1619 {
1620         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1621         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1622
1623         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1624                 return false;
1625
1626         /*
1627          * Only consider a task move if the source has a higher load
1628          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1629          *
1630          *      src->load                dst->load
1631          * --------------------- vs ---------------------
1632          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1633          */
1634         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1635
1636             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1637                 return true;
1638
1639         return false;
1640 }
1641
1642 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1643 {
1644         struct task_numa_env env = {
1645                 .p = p,
1646
1647                 .src_cpu = task_cpu(p),
1648                 .src_nid = task_node(p),
1649
1650                 .imbalance_pct = 112,
1651
1652                 .best_task = NULL,
1653                 .best_imp = 0,
1654                 .best_cpu = -1,
1655         };
1656         struct sched_domain *sd;
1657         unsigned long taskweight, groupweight;
1658         int nid, ret, dist;
1659         long taskimp, groupimp;
1660
1661         /*
1662          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1663          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1664          *
1665          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1666          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1667          * to satisfy here.
1668          */
1669         rcu_read_lock();
1670         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1671         if (sd)
1672                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1673         rcu_read_unlock();
1674
1675         /*
1676          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1677          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1678          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1679          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1680          */
1681         if (unlikely(!sd)) {
1682                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1683                 return -EINVAL;
1684         }
1685
1686         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1687         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1688         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1689         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1690         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1691         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1692         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1693         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1694
1695         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1696         if (numa_has_capacity(&env))
1697                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1698
1699         /*
1700          * Look at other nodes in these cases:
1701          * - there is no space available on the preferred_nid
1702          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1703          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1704          *   we need to check other locations.
1705          */
1706         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1707                 for_each_online_node(nid) {
1708                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1709                                 continue;
1710
1711                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1712                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1713                                                 dist != env.dist) {
1714                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1715                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1716                         }
1717
1718                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1719                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1720                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1721                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1722                                 continue;
1723
1724                         env.dist = dist;
1725                         env.dst_nid = nid;
1726                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1727                         if (numa_has_capacity(&env))
1728                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1729                 }
1730         }
1731
1732         /*
1733          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1734          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1735          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1736          * settle down.
1737          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1738          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1739          */
1740         if (p->numa_group) {
1741                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1742
1743                 if (env.best_cpu == -1)
1744                         nid = env.src_nid;
1745                 else
1746                         nid = env.dst_nid;
1747
1748                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1749                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1750         }
1751
1752         /* No better CPU than the current one was found. */
1753         if (env.best_cpu == -1)
1754                 return -EAGAIN;
1755
1756         /*
1757          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1758          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1759          */
1760         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1761
1762         if (env.best_task == NULL) {
1763                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1764                 if (ret != 0)
1765                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1766                 return ret;
1767         }
1768
1769         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1770         if (ret != 0)
1771                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1772         put_task_struct(env.best_task);
1773         return ret;
1774 }
1775
1776 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1777 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1778 {
1779         unsigned long interval = HZ;
1780
1781         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1782         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1783                 return;
1784
1785         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1786         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1787         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1788
1789         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1790         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1791                 return;
1792
1793         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1794         task_numa_migrate(p);
1795 }
1796
1797 /*
1798  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1799  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1800  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1801  * located.
1802  */
1803 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1804 {
1805         unsigned long faults, max_faults = 0;
1806         int nid, active_nodes = 0;
1807
1808         for_each_online_node(nid) {
1809                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1810                 if (faults > max_faults)
1811                         max_faults = faults;
1812         }
1813
1814         for_each_online_node(nid) {
1815                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1816                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1817                         active_nodes++;
1818         }
1819
1820         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1821         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1822 }
1823
1824 /*
1825  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1826  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1827  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1828  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1829  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1830  */
1831 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1832 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1833
1834 /*
1835  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1836  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1837  * the page accesses are shared with other processes.
1838  * Otherwise, decrease the scan period.
1839  */
1840 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1841                         unsigned long shared, unsigned long private)
1842 {
1843         unsigned int period_slot;
1844         int ratio;
1845         int diff;
1846
1847         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1848         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1849
1850         /*
1851          * If there were no record hinting faults then either the task is
1852          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1853          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1854          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1855          * node is overloaded. In either case, scan slower
1856          */
1857         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1858                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1859                         p->numa_scan_period << 1);
1860
1861                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1862                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1863
1864                 return;
1865         }
1866
1867         /*
1868          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1869          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1870          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1871          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1872          */
1873         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1874         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1875         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1876                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1877                 if (!slot)
1878                         slot = 1;
1879                 diff = slot * period_slot;
1880         } else {
1881                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1882
1883                 /*
1884                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1885                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1886                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1887                  * speaking the intent is that there is little point
1888                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1889                  * simply bounce migrations uselessly
1890                  */
1891                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1892                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1893         }
1894
1895         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1896                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1897         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1898 }
1899
1900 /*
1901  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1902  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1903  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1904  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1905  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1906  */
1907 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1908 {
1909         u64 runtime, delta, now;
1910         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1911         now = p->se.exec_start;
1912         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1913
1914         if (p->last_task_numa_placement) {
1915                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1916                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1917         } else {
1918                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1919                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1920         }
1921
1922         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1923         p->last_task_numa_placement = now;
1924
1925         return delta;
1926 }
1927
1928 /*
1929  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1930  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1931  * otherwise workloads might not converge.
1932  */
1933 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1934 {
1935         nodemask_t nodes;
1936         int dist;
1937
1938         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1939         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1940                 return nid;
1941
1942         /*
1943          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1944          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1945          * both the node itself, and on nearby nodes.
1946          */
1947         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1948                 unsigned long score, max_score = 0;
1949                 int node, max_node = nid;
1950
1951                 dist = sched_max_numa_distance;
1952
1953                 for_each_online_node(node) {
1954                         score = group_weight(p, node, dist);
1955                         if (score > max_score) {
1956                                 max_score = score;
1957                                 max_node = node;
1958                         }
1959                 }
1960                 return max_node;
1961         }
1962
1963         /*
1964          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1965          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1966          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1967          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1968          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1969          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1970          * keep the complexity of the search down.
1971          */
1972         nodes = node_online_map;
1973         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1974                 unsigned long max_faults = 0;
1975                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1976                 int a, b;
1977
1978                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1979                 if (!find_numa_distance(dist))
1980                         continue;
1981
1982                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1983                         unsigned long faults = 0;
1984                         nodemask_t this_group;
1985                         nodes_clear(this_group);
1986
1987                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1988                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1989                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1990                                         faults += group_faults(p, b);
1991                                         node_set(b, this_group);
1992                                         node_clear(b, nodes);
1993                                 }
1994                         }
1995
1996                         /* Remember the top group. */
1997                         if (faults > max_faults) {
1998                                 max_faults = faults;
1999                                 max_group = this_group;
2000                                 /*
2001                                  * subtle: at the smallest distance there is
2002                                  * just one node left in each "group", the
2003                                  * winner is the preferred nid.
2004                                  */
2005                                 nid = a;
2006                         }
2007                 }
2008                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2009                 if (!max_faults)
2010                         break;
2011                 nodes = max_group;
2012         }
2013         return nid;
2014 }
2015
2016 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2017 {
2018         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2019         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2020         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2021         unsigned long total_faults;
2022         u64 runtime, period;
2023         spinlock_t *group_lock = NULL;
2024
2025         /*
2026          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2027          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2028          * that the field is read in a single access:
2029          */
2030         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2031         if (p->numa_scan_seq == seq)
2032                 return;
2033         p->numa_scan_seq = seq;
2034         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2035
2036         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2037                        p->numa_faults_locality[1];
2038         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2039
2040         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2041         if (p->numa_group) {
2042                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2043                 spin_lock_irq(group_lock);
2044         }
2045
2046         /* Find the node with the highest number of faults */
2047         for_each_online_node(nid) {
2048                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2049                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2050                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2051                 int priv;
2052
2053                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2054                         long diff, f_diff, f_weight;
2055
2056                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2057                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2058                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2059                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2060
2061                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2062                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2063                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2064                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2065
2066                         /*
2067                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2068                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2069                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2070                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2071                          * faults are less important.
2072                          */
2073                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2074                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2075                                    (total_faults + 1);
2076                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2077                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2078
2079                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2080                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2081                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2082                         p->total_numa_faults += diff;
2083                         if (p->numa_group) {
2084                                 /*
2085                                  * safe because we can only change our own group
2086                                  *
2087                                  * mem_idx represents the offset for a given
2088                                  * nid and priv in a specific region because it
2089                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2090                                  */
2091                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2092                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2093                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2094                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2095                         }
2096                 }
2097
2098                 if (faults > max_faults) {
2099                         max_faults = faults;
2100                         max_nid = nid;
2101                 }
2102
2103                 if (group_faults > max_group_faults) {
2104                         max_group_faults = group_faults;
2105                         max_group_nid = nid;
2106                 }
2107         }
2108
2109         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2110
2111         if (p->numa_group) {
2112                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2113                 spin_unlock_irq(group_lock);
2114                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2115         }
2116
2117         if (max_faults) {
2118                 /* Set the new preferred node */
2119                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2120                         sched_setnuma(p, max_nid);
2121
2122                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2123                         numa_migrate_preferred(p);
2124         }
2125 }
2126
2127 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2128 {
2129         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2130 }
2131
2132 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2133 {
2134         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2135                 kfree_rcu(grp, rcu);
2136 }
2137
2138 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2139                         int *priv)
2140 {
2141         struct numa_group *grp, *my_grp;
2142         struct task_struct *tsk;
2143         bool join = false;
2144         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2145         int i;
2146
2147         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2148                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2149                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2150
2151                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2152                 if (!grp)
2153                         return;
2154
2155                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2156                 grp->active_nodes = 1;
2157                 grp->max_faults_cpu = 0;
2158                 spin_lock_init(&grp->lock);
2159                 grp->gid = p->pid;
2160                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2161                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2162                                                 nr_node_ids;
2163
2164                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2165                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2166
2167                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2168
2169                 grp->nr_tasks++;
2170                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2171         }
2172
2173         rcu_read_lock();
2174         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2175
2176         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2177                 goto no_join;
2178
2179         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2180         if (!grp)
2181                 goto no_join;
2182
2183         my_grp = p->numa_group;
2184         if (grp == my_grp)
2185                 goto no_join;
2186
2187         /*
2188          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2189          * the other task will join us.
2190          */
2191         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2192                 goto no_join;
2193
2194         /*
2195          * Tie-break on the grp address.
2196          */
2197         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2198                 goto no_join;
2199
2200         /* Always join threads in the same process. */
2201         if (tsk->mm == current->mm)
2202                 join = true;
2203
2204         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2205         if (flags & TNF_SHARED)
2206                 join = true;
2207
2208         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2209         *priv = !join;
2210
2211         if (join && !get_numa_group(grp))
2212                 goto no_join;
2213
2214         rcu_read_unlock();
2215
2216         if (!join)
2217                 return;
2218
2219         BUG_ON(irqs_disabled());
2220         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2221
2222         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2223                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2224                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2225         }
2226         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2227         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2228
2229         my_grp->nr_tasks--;
2230         grp->nr_tasks++;
2231
2232         spin_unlock(&my_grp->lock);
2233         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2234
2235         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2236
2237         put_numa_group(my_grp);
2238         return;
2239
2240 no_join:
2241         rcu_read_unlock();
2242         return;
2243 }
2244
2245 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2246 {
2247         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2248         void *numa_faults = p->numa_faults;
2249         unsigned long flags;
2250         int i;
2251
2252         if (grp) {
2253                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2254                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2255                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2256                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2257
2258                 grp->nr_tasks--;
2259                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2260                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2261                 put_numa_group(grp);
2262         }
2263
2264         p->numa_faults = NULL;
2265         kfree(numa_faults);
2266 }
2267
2268 /*
2269  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2270  */
2271 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2272 {
2273         struct task_struct *p = current;
2274         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2275         int cpu_node = task_node(current);
2276         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2277         struct numa_group *ng;
2278         int priv;
2279
2280         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2281                 return;
2282
2283         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2284         if (!p->mm)
2285                 return;
2286
2287         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2288         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2289                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2290                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2291
2292                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2293                 if (!p->numa_faults)
2294                         return;
2295
2296                 p->total_numa_faults = 0;
2297                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2298         }
2299
2300         /*
2301          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2302          * to be private if the accessing pid has not changed
2303          */
2304         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2305                 priv = 1;
2306         } else {
2307                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2308                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2309                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2310         }
2311
2312         /*
2313          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2314          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2315          * actively using should be counted as local. This allows the
2316          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2317          */
2318         ng = p->numa_group;
2319         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2320                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2321                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2322                 local = 1;
2323
2324         task_numa_placement(p);
2325
2326         /*
2327          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2328          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2329          */
2330         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2331                 numa_migrate_preferred(p);
2332
2333         if (migrated)
2334                 p->numa_pages_migrated += pages;
2335         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2336                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2337
2338         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2339         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2340         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2341 }
2342
2343 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2344 {
2345         /*
2346          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2347          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2348          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2349          * much of an issue though, since this is just used for
2350          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2351          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2352          */
2353         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2354         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2355 }
2356
2357 /*
2358  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2359  * Triggered from task_tick_numa().
2360  */
2361 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2362 {
2363         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2364         struct task_struct *p = current;
2365         struct mm_struct *mm = p->mm;
2366         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2367         struct vm_area_struct *vma;
2368         unsigned long start, end;
2369         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2370         long pages, virtpages;
2371
2372         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2373
2374         work->next = work; /* protect against double add */
2375         /*
2376          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2377          *
2378          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2379          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2380          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2381          * work.
2382          */
2383         if (p->flags & PF_EXITING)
2384                 return;
2385
2386         if (!mm->numa_next_scan) {
2387                 mm->numa_next_scan = now +
2388                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2389         }
2390
2391         /*
2392          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2393          */
2394         migrate = mm->numa_next_scan;
2395         if (time_before(now, migrate))
2396                 return;
2397
2398         if (p->numa_scan_period == 0) {
2399                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2400                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2401         }
2402
2403         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2404         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2405                 return;
2406
2407         /*
2408          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2409          * the next time around.
2410          */
2411         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2412
2413         start = mm->numa_scan_offset;
2414         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2415         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2416         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2417         if (!pages)
2418                 return;
2419
2420
2421         down_read(&mm->mmap_sem);
2422         vma = find_vma(mm, start);
2423         if (!vma) {
2424                 reset_ptenuma_scan(p);
2425                 start = 0;
2426                 vma = mm->mmap;
2427         }
2428         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2429                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2430                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2431                         continue;
2432                 }
2433
2434                 /*
2435                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2436                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2437                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2438                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2439                  */
2440                 if (!vma->vm_mm ||
2441                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2442                         continue;
2443
2444                 /*
2445                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2446                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2447                  */
2448                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2449                         continue;
2450
2451                 do {
2452                         start = max(start, vma->vm_start);
2453                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2454                         end = min(end, vma->vm_end);
2455                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2456
2457                         /*
2458                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2459                          * hpages that have at least one present PTE that
2460                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2461                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2462                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2463                          * areas faster.
2464                          */
2465                         if (nr_pte_updates)
2466                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2467                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2468
2469                         start = end;
2470                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2471                                 goto out;
2472
2473                         cond_resched();
2474                 } while (end != vma->vm_end);
2475         }
2476
2477 out:
2478         /*
2479          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2480          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2481          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2482          * scanner to the start so check it now.
2483          */
2484         if (vma)
2485                 mm->numa_scan_offset = start;
2486         else
2487                 reset_ptenuma_scan(p);
2488         up_read(&mm->mmap_sem);
2489
2490         /*
2491          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2492          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2493          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2494          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2495          */
2496         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2497                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2498                 p->node_stamp += 32 * diff;
2499         }
2500 }
2501
2502 /*
2503  * Drive the periodic memory faults..
2504  */
2505 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2506 {
2507         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2508         u64 period, now;
2509
2510         /*
2511          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2512          */
2513         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2514                 return;
2515
2516         /*
2517          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2518          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2519          * task needs to have done some actual work before we bother with
2520          * NUMA placement.
2521          */
2522         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2523         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2524
2525         if (now > curr->node_stamp + period) {
2526                 if (!curr->node_stamp)
2527                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2528                 curr->node_stamp += period;
2529
2530                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2531                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2532                         task_work_add(curr, work, true);
2533                 }
2534         }
2535 }
2536 #else
2537 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2538 {
2539 }
2540
2541 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2542 {
2543 }
2544
2545 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2546 {
2547 }
2548 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2549
2550 static void
2551 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2552 {
2553         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2554         if (!parent_entity(se))
2555                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2556 #ifdef CONFIG_SMP
2557         if (entity_is_task(se)) {
2558                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2559
2560                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2561                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2562         }
2563 #endif
2564         cfs_rq->nr_running++;
2565 }
2566
2567 static void
2568 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2569 {
2570         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2571         if (!parent_entity(se))
2572                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2573 #ifdef CONFIG_SMP
2574         if (entity_is_task(se)) {
2575                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2576                 list_del_init(&se->group_node);
2577         }
2578 #endif
2579         cfs_rq->nr_running--;
2580 }
2581
2582 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2583 # ifdef CONFIG_SMP
2584 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2585 {
2586         long tg_weight, load, shares;
2587
2588         /*
2589          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2590          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2591          * the shares for small weight interactive tasks.
2592          */
2593         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2594
2595         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2596
2597         /* Ensure tg_weight >= load */
2598         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2599         tg_weight += load;
2600
2601         shares = (tg->shares * load);
2602         if (tg_weight)
2603                 shares /= tg_weight;
2604
2605         if (shares < MIN_SHARES)
2606                 shares = MIN_SHARES;
2607         if (shares > tg->shares)
2608                 shares = tg->shares;
2609
2610         return shares;
2611 }
2612 # else /* CONFIG_SMP */
2613 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2614 {
2615         return tg->shares;
2616 }
2617 # endif /* CONFIG_SMP */
2618
2619 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2620                             unsigned long weight)
2621 {
2622         if (se->on_rq) {
2623                 /* commit outstanding execution time */
2624                 if (cfs_rq->curr == se)
2625                         update_curr(cfs_rq);
2626                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2627         }
2628
2629         update_load_set(&se->load, weight);
2630
2631         if (se->on_rq)
2632                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2633 }
2634
2635 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2636
2637 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2638 {
2639         struct task_group *tg;
2640         struct sched_entity *se;
2641         long shares;
2642
2643         tg = cfs_rq->tg;
2644         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2645         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2646                 return;
2647 #ifndef CONFIG_SMP
2648         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2649                 return;
2650 #endif
2651         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2652
2653         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2654 }
2655 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2656 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2657 {
2658 }
2659 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2660
2661 #ifdef CONFIG_SMP
2662 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2663 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2664         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2665         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2666         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2667         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2668         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2669         0x85aac367, 0x82cd8698,
2670 };
2671
2672 /*
2673  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2674  * over-estimates when re-combining.
2675  */
2676 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2677             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2678          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2679         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2680 };
2681
2682 /*
2683  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2684  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2685  * were generated:
2686  */
2687 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2688             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2689         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2690 };
2691
2692 /*
2693  * Approximate:
2694  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2695  */
2696 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2697 {
2698         unsigned int local_n;
2699
2700         if (!n)
2701                 return val;
2702         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2703                 return 0;
2704
2705         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2706         local_n = n;
2707
2708         /*
2709          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2710          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2711          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2712          *
2713          * To achieve constant time decay_load.
2714          */
2715         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2716                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2717                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2718         }
2719
2720         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2721         return val;
2722 }
2723
2724 /*
2725  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2726  * average will be: \Sum 1024*y^n
2727  *
2728  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2729  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2730  */
2731 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2732 {
2733         u32 contrib = 0;
2734
2735         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2736                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2737         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2738                 return LOAD_AVG_MAX;
2739
2740         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2741         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2742         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2743         contrib = decay_load(contrib, n);
2744         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2745 }
2746
2747 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2748
2749 /*
2750  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2751  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2752  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2753  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2754  *
2755  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2756  *      p0            p1           p2
2757  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2758  *
2759  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2760  *
2761  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2762  * following representation of historical load:
2763  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2764  *
2765  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2766  *   y^32 = 0.5
2767  *
2768  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2769  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2770  * (u_0).
2771  *
2772  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2773  * sum again by y is sufficient to update:
2774  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2775  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2776  */
2777 static __always_inline int
2778 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2779                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2780 {
2781         u64 delta, scaled_delta, periods;
2782         u32 contrib;
2783         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2784         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2785
2786         delta = now - sa->last_update_time;
2787         /*
2788          * This should only happen when time goes backwards, which it
2789          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2790          */
2791         if ((s64)delta < 0) {
2792                 sa->last_update_time = now;
2793                 return 0;
2794         }
2795
2796         /*
2797          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2798          * approximation of 1us and fast to compute.
2799          */
2800         delta >>= 10;
2801         if (!delta)
2802                 return 0;
2803         sa->last_update_time = now;
2804
2805         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2806         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2807
2808         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2809         delta_w = sa->period_contrib;
2810         if (delta + delta_w >= 1024) {
2811                 decayed = 1;
2812
2813                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2814                 sa->period_contrib = 0;
2815
2816                 /*
2817                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2818                  * out how much from delta we need to complete the current
2819                  * period and accrue it.
2820                  */
2821                 delta_w = 1024 - delta_w;
2822                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2823                 if (weight) {
2824                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2825                         if (cfs_rq) {
2826                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2827                                                 weight * scaled_delta_w;
2828                         }
2829                 }
2830                 if (running)
2831                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2832
2833                 delta -= delta_w;
2834
2835                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2836                 periods = delta / 1024;
2837                 delta %= 1024;
2838
2839                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2840                 if (cfs_rq) {
2841                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2842                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2843                 }
2844                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2845
2846                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2847                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2848                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2849                 if (weight) {
2850                         sa->load_sum += weight * contrib;
2851                         if (cfs_rq)
2852                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2853                 }
2854                 if (running)
2855                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2856         }
2857
2858         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2859         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2860         if (weight) {
2861                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2862                 if (cfs_rq)
2863                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2864         }
2865         if (running)
2866                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2867
2868         sa->period_contrib += delta;
2869
2870         if (decayed) {
2871                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2872                 if (cfs_rq) {
2873                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2874                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2875                 }
2876                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2877         }
2878
2879         return decayed;
2880 }
2881
2882 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2883 /**
2884  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2885  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2886  * @force: update regardless of how small the difference
2887  *
2888  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2889  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2890  * considerations.
2891  *
2892  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2893  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2894  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2895  *
2896  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2897  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2898  */
2899 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2900 {
2901         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2902
2903         /*
2904          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2905          */
2906         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2907                 return;
2908
2909         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2910                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2911                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2912         }
2913 }
2914
2915 /*
2916  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2917  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2918  * including the state of rq->lock, should be made.
2919  */
2920 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2921                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2922 {
2923         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2924                 return;
2925
2926         /*
2927          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2928          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2929          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2930          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2931          * the wakee more load sounds not bad.
2932          */
2933         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2934                 u64 p_last_update_time;
2935                 u64 n_last_update_time;
2936
2937 #ifndef CONFIG_64BIT
2938                 u64 p_last_update_time_copy;
2939                 u64 n_last_update_time_copy;
2940
2941                 do {
2942                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2943                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2944
2945                         smp_rmb();
2946
2947                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2948                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2949
2950                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2951                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2952 #else
2953                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2954                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2955 #endif
2956                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2957                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2958                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2959         }
2960 }
2961 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2962 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2963 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2964
2965 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2966 {
2967         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2968         int cpu = cpu_of(rq);
2969
2970         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2971                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2972
2973                 /*
2974                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2975                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2976                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2977                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2978                  * the next tick/schedule should update.
2979                  *
2980                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2981                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2982                  * number include things like RT tasks.
2983                  *
2984                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2985                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2986                  *
2987                  * See cpu_util().
2988                  */
2989                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2990                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2991         }
2992 }
2993
2994 /*
2995  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2996  *
2997  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2998  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2999  * values.
3000  */
3001 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3002         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3003         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3004         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3005         res = var - val;                                        \
3006         if (res > var)                                          \
3007                 res = 0;                                        \
3008         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3009 } while (0)
3010
3011 /**
3012  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3013  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3014  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3015  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3016  *
3017  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3018  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3019  * post_init_entity_util_avg().
3020  *
3021  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3022  *
3023  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3024  *
3025  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3026  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3027  */
3028 static inline int
3029 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3030 {
3031         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3032         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3033
3034         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3035                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3036                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3037                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3038                 removed_load = 1;
3039         }
3040
3041         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3042                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3043                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3044                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3045                 removed_util = 1;
3046         }
3047
3048         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3049                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3050
3051 #ifndef CONFIG_64BIT
3052         smp_wmb();
3053         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3054 #endif
3055
3056         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3057                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3058
3059         return decayed || removed_load;
3060 }
3061
3062 /* Update task and its cfs_rq load average */
3063 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
3064 {
3065         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3066         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3067         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3068         int cpu = cpu_of(rq);
3069
3070         /*
3071          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3072          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3073          */
3074         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3075                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3076                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3077
3078         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
3079                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3080 }
3081
3082 /**
3083  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3084  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3085  * @se: sched_entity to attach
3086  *
3087  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3088  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3089  */
3090 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3091 {
3092         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3093                 goto skip_aging;
3094
3095         /*
3096          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
3097          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
3098          *
3099          * Or we're fresh through post_init_entity_util_avg().
3100          */
3101         if (se->avg.last_update_time) {
3102                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3103                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3104
3105                 /*
3106                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
3107                  * absent from the fair class for too long.
3108                  */
3109         }
3110
3111 skip_aging:
3112         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3113         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3114         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3115         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3116         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3117
3118         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3119 }
3120
3121 /**
3122  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3123  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3124  * @se: sched_entity to detach
3125  *
3126  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3127  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3128  */
3129 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3130 {
3131         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3132                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3133                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3134
3135         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3136         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3137         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3138         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3139
3140         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3141 }
3142
3143 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3144 static inline void
3145 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3146 {
3147         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3148         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3149         int migrated, decayed;
3150
3151         migrated = !sa->last_update_time;
3152         if (!migrated) {
3153                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3154                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3155                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3156         }
3157
3158         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3159
3160         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3161         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3162
3163         if (migrated)
3164                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3165
3166         if (decayed || migrated)
3167                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3168 }
3169
3170 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3171 static inline void
3172 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3173 {
3174         update_load_avg(se, 1);
3175
3176         cfs_rq->runnable_load_avg =
3177                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3178         cfs_rq->runnable_load_sum =
3179                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3180 }
3181
3182 #ifndef CONFIG_64BIT
3183 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3184 {
3185         u64 last_update_time_copy;
3186         u64 last_update_time;
3187
3188         do {
3189                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3190                 smp_rmb();
3191                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3192         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3193
3194         return last_update_time;
3195 }
3196 #else
3197 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3198 {
3199         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3200 }
3201 #endif
3202
3203 /*
3204  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3205  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3206  */
3207 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3208 {
3209         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3210         u64 last_update_time;
3211
3212         /*
3213          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3214          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3215          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3216          *
3217          * Similarly for groups, they will have passed through
3218          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3219          * calls this.
3220          */
3221
3222         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3223
3224         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3225         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3226         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3227 }
3228
3229 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3230 {
3231         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3232 }
3233
3234 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3235 {
3236         return cfs_rq->avg.load_avg;
3237 }
3238
3239 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3240
3241 #else /* CONFIG_SMP */
3242
3243 static inline int
3244 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3245 {
3246         return 0;
3247 }
3248
3249 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3250 {
3251         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3252         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3253
3254         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3255 }
3256
3257 static inline void
3258 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3259 static inline void
3260 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3261 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3262
3263 static inline void
3264 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3265 static inline void
3266 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3267
3268 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3269 {
3270         return 0;
3271 }
3272
3273 #endif /* CONFIG_SMP */
3274
3275 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3276 {
3277 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3278         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3279
3280         if (d < 0)
3281                 d = -d;
3282
3283         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3284                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3285 #endif
3286 }
3287
3288 static void
3289 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3290 {
3291         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3292
3293         /*
3294          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3295          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3296          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3297          * stays open at the end.
3298          */
3299         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3300                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3301
3302         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3303         if (!initial) {
3304                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3305
3306                 /*
3307                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3308                  * for a gentler effect of sleepers:
3309                  */
3310                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3311                         thresh >>= 1;
3312
3313                 vruntime -= thresh;
3314         }
3315
3316         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3317         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3318 }
3319
3320 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3321
3322 static inline void check_schedstat_required(void)
3323 {
3324 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3325         if (schedstat_enabled())
3326                 return;
3327
3328         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3329         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3330                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3331                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3332                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3333                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3334                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3335                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3336                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3337                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3338         }
3339 #endif
3340 }
3341
3342
3343 /*
3344  * MIGRATION
3345  *
3346  *      dequeue
3347  *        update_curr()
3348  *          update_min_vruntime()
3349  *        vruntime -= min_vruntime
3350  *
3351  *      enqueue
3352  *        update_curr()
3353  *          update_min_vruntime()
3354  *        vruntime += min_vruntime
3355  *
3356  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3357  * min_vruntime are up-to-date.
3358  *
3359  * WAKEUP (remote)
3360  *
3361  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3362  *        vruntime -= min_vruntime
3363  *
3364  *      enqueue
3365  *        update_curr()
3366  *          update_min_vruntime()
3367  *        vruntime += min_vruntime
3368  *
3369  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3370  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3371  */
3372
3373 static void
3374 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3375 {
3376         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3377         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3378
3379         /*
3380          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3381          * update_curr().
3382          */
3383         if (renorm && curr)
3384                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3385
3386         update_curr(cfs_rq);
3387
3388         /*
3389          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3390          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3391          * placed in the past could significantly boost this task to the
3392          * fairness detriment of existing tasks.
3393          */
3394         if (renorm && !curr)
3395                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3396
3397         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3398         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3399         update_cfs_shares(cfs_rq);
3400
3401         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3402                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3403
3404         check_schedstat_required();
3405         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3406         check_spread(cfs_rq, se);
3407         if (!curr)
3408                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3409         se->on_rq = 1;
3410
3411         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3412                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3413                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3414         }
3415 }
3416
3417 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3418 {
3419         for_each_sched_entity(se) {
3420                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3421                 if (cfs_rq->last != se)
3422                         break;
3423
3424                 cfs_rq->last = NULL;
3425         }
3426 }
3427
3428 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3429 {
3430         for_each_sched_entity(se) {
3431                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3432                 if (cfs_rq->next != se)
3433                         break;
3434
3435                 cfs_rq->next = NULL;
3436         }
3437 }
3438
3439 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3440 {
3441         for_each_sched_entity(se) {
3442                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3443                 if (cfs_rq->skip != se)
3444                         break;
3445
3446                 cfs_rq->skip = NULL;
3447         }
3448 }
3449
3450 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3451 {
3452         if (cfs_rq->last == se)
3453                 __clear_buddies_last(se);
3454
3455         if (cfs_rq->next == se)
3456                 __clear_buddies_next(se);
3457
3458         if (cfs_rq->skip == se)
3459                 __clear_buddies_skip(se);
3460 }
3461
3462 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3463
3464 static void
3465 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3466 {
3467         /*
3468          * Update run-time statistics of the 'current'.
3469          */
3470         update_curr(cfs_rq);
3471         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3472
3473         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3474
3475         clear_buddies(cfs_rq, se);
3476
3477         if (se != cfs_rq->curr)
3478                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3479         se->on_rq = 0;
3480         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3481
3482         /*
3483          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3484          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3485          * movement in our normalized position.
3486          */
3487         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3488                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3489
3490         /* return excess runtime on last dequeue */
3491         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3492
3493         update_min_vruntime(cfs_rq);
3494         update_cfs_shares(cfs_rq);
3495 }
3496
3497 /*
3498  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3499  */
3500 static void
3501 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3502 {
3503         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3504         struct sched_entity *se;
3505         s64 delta;
3506
3507         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3508         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3509         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3510                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3511                 /*
3512                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3513                  * re-elected due to buddy favours.
3514                  */
3515                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3516                 return;
3517         }
3518
3519         /*
3520          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3521          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3522          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3523          */
3524         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3525                 return;
3526
3527         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3528         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3529
3530         if (delta < 0)
3531                 return;
3532
3533         if (delta > ideal_runtime)
3534                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3535 }
3536
3537 static void
3538 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3539 {
3540         /* 'current' is not kept within the tree. */
3541         if (se->on_rq) {
3542                 /*
3543                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3544                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3545                  * runqueue.
3546                  */
3547                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3548                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3549                 update_load_avg(se, 1);
3550         }
3551
3552         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3553         cfs_rq->curr = se;
3554
3555         /*
3556          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3557          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3558          * when there are only lesser-weight tasks around):
3559          */
3560         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3561                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3562                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3563                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3564         }
3565
3566         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3567 }
3568
3569 static int
3570 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3571
3572 /*
3573  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3574  * 1) keep things fair between processes/task groups
3575  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3576  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3577  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3578  */
3579 static struct sched_entity *
3580 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3581 {
3582         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3583         struct sched_entity *se;
3584
3585         /*
3586          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3587          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3588          */
3589         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3590                 left = curr;
3591
3592         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3593
3594         /*
3595          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3596          * be done without getting too unfair.
3597          */
3598         if (cfs_rq->skip == se) {
3599                 struct sched_entity *second;
3600
3601                 if (se == curr) {
3602                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3603                 } else {
3604                         second = __pick_next_entity(se);
3605                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3606                                 second = curr;
3607                 }
3608
3609                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3610                         se = second;
3611         }
3612
3613         /*
3614          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3615          */
3616         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3617                 se = cfs_rq->last;
3618
3619         /*
3620          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3621          */
3622         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3623                 se = cfs_rq->next;
3624
3625         clear_buddies(cfs_rq, se);
3626
3627         return se;
3628 }
3629
3630 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3631
3632 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3633 {
3634         /*
3635          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3636          * was not called and update_curr() has to be done:
3637          */
3638         if (prev->on_rq)
3639                 update_curr(cfs_rq);
3640
3641         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3642         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3643
3644         check_spread(cfs_rq, prev);
3645
3646         if (prev->on_rq) {
3647                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3648                 /* Put 'current' back into the tree. */
3649                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3650                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3651                 update_load_avg(prev, 0);
3652         }
3653         cfs_rq->curr = NULL;
3654 }
3655
3656 static void
3657 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3658 {
3659         /*
3660          * Update run-time statistics of the 'current'.
3661          */
3662         update_curr(cfs_rq);
3663
3664         /*
3665          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3666          */
3667         update_load_avg(curr, 1);
3668         update_cfs_shares(cfs_rq);
3669
3670 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3671         /*
3672          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3673          * validating it and just reschedule.
3674          */
3675         if (queued) {
3676                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3677                 return;
3678         }
3679         /*
3680          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3681          */
3682         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3683                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3684                 return;
3685 #endif
3686
3687         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3688                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3689 }
3690
3691
3692 /**************************************************
3693  * CFS bandwidth control machinery
3694  */
3695
3696 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3697
3698 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3699 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3700
3701 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3702 {
3703         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3704 }
3705
3706 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3707 {
3708         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3709 }
3710
3711 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3712 {
3713         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3714 }
3715 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3716 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3717 {
3718         return true;
3719 }
3720
3721 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3722 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3723 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3724
3725 /*
3726  * default period for cfs group bandwidth.
3727  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3728  */
3729 static inline u64 default_cfs_period(void)
3730 {
3731         return 100000000ULL;
3732 }
3733
3734 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3735 {
3736         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3737 }
3738
3739 /*
3740  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3741  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3742  * additional synchronization around rq->lock.
3743  *
3744  * requires cfs_b->lock
3745  */
3746 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3747 {
3748         u64 now;
3749
3750         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3751                 return;
3752
3753         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3754         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3755         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3756 }
3757
3758 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3759 {
3760         return &tg->cfs_bandwidth;
3761 }
3762
3763 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3764 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3765 {
3766         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3767                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3768
3769         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3770 }
3771
3772 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3773 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3774 {
3775         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3776         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3777         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3778
3779         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3780         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3781
3782         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3783         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3784                 amount = min_amount;
3785         else {
3786                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3787
3788                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3789                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3790                         cfs_b->runtime -= amount;
3791                         cfs_b->idle = 0;
3792                 }
3793         }
3794         expires = cfs_b->runtime_expires;
3795         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3796
3797         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3798         /*
3799          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3800          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3801          * issued.
3802          */
3803         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3804                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3805
3806         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3807 }
3808
3809 /*
3810  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3811  * fact that rq->clock snapshots this value.
3812  */
3813 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3814 {
3815         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3816
3817         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3818         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3819                 return;
3820
3821         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3822                 return;
3823
3824         /*
3825          * If the local deadline has passed we have to consider the
3826          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3827          * has not truly expired.
3828          *
3829          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3830          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3831          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3832          * exact equality, so a partial write will still work.
3833          */
3834
3835         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3836                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3837                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3838         } else {
3839                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3840                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3841         }
3842 }
3843
3844 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3845 {
3846         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3847         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3848         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3849
3850         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3851                 return;
3852
3853         /*
3854          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3855          * hierarchy can be throttled
3856          */
3857         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3858                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3859 }
3860
3861 static __always_inline
3862 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3863 {
3864         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3865                 return;
3866
3867         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3868 }
3869
3870 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3871 {
3872         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3873 }
3874
3875 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3876 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3877 {
3878         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3879 }
3880
3881 /*
3882  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3883  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3884  * load-balance operations.
3885  */
3886 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3887                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3888 {
3889         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3890
3891         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3892         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3893
3894         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3895                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3896 }
3897
3898 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3899 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3900 {
3901         struct rq *rq = data;
3902         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3903
3904         cfs_rq->throttle_count--;
3905         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3906                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3907                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3908                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3909         }
3910
3911         return 0;
3912 }
3913
3914 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3915 {
3916         struct rq *rq = data;
3917         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3918
3919         /* group is entering throttled state, stop time */
3920         if (!cfs_rq->throttle_count)
3921                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3922         cfs_rq->throttle_count++;
3923
3924         return 0;
3925 }
3926
3927 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3928 {
3929         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3930         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3931         struct sched_entity *se;
3932         long task_delta, dequeue = 1;
3933         bool empty;
3934
3935         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3936
3937         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3938         rcu_read_lock();
3939         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3940         rcu_read_unlock();
3941
3942         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3943         for_each_sched_entity(se) {
3944                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3945                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3946                 if (!se->on_rq)
3947                         break;
3948
3949                 if (dequeue)
3950                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3951                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3952
3953                 if (qcfs_rq->load.weight)
3954                         dequeue = 0;
3955         }
3956
3957         if (!se)
3958                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3959
3960         cfs_rq->throttled = 1;
3961         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3962         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3963         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3964
3965         /*
3966          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3967          * distribute_cfs_runtime will not see us
3968          */
3969         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3970
3971         /*
3972          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3973          * timer is running.
3974          */
3975         if (empty)
3976                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3977
3978         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3979 }
3980
3981 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3982 {
3983         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3984         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3985         struct sched_entity *se;
3986         int enqueue = 1;
3987         long task_delta;
3988
3989         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3990
3991         cfs_rq->throttled = 0;
3992
3993         update_rq_clock(rq);
3994
3995         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3996         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3997         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3998         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3999
4000         /* update hierarchical throttle state */
4001         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4002
4003         if (!cfs_rq->load.weight)
4004                 return;
4005
4006         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4007         for_each_sched_entity(se) {
4008                 if (se->on_rq)
4009                         enqueue = 0;
4010
4011                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4012                 if (enqueue)
4013                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4014                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4015
4016                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4017                         break;
4018         }
4019
4020         if (!se)
4021                 add_nr_running(rq, task_delta);
4022
4023         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4024         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4025                 resched_curr(rq);
4026 }
4027
4028 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4029                 u64 remaining, u64 expires)
4030 {
4031         struct cfs_rq *cfs_rq;
4032         u64 runtime;
4033         u64 starting_runtime = remaining;
4034
4035         rcu_read_lock();
4036         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4037                                 throttled_list) {
4038                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4039
4040                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4041                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4042                         goto next;
4043
4044                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4045                 if (runtime > remaining)
4046                         runtime = remaining;
4047                 remaining -= runtime;
4048
4049                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4050                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4051
4052                 /* we check whether we're throttled above */
4053                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4054                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4055
4056 next:
4057                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4058
4059                 if (!remaining)
4060                         break;
4061         }
4062         rcu_read_unlock();
4063
4064         return starting_runtime - remaining;
4065 }
4066
4067 /*
4068  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4069  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4070  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4071  * used to track this state.
4072  */
4073 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4074 {
4075         u64 runtime, runtime_expires;
4076         int throttled;
4077
4078         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4079         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4080                 goto out_deactivate;
4081
4082         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4083         cfs_b->nr_periods += overrun;
4084
4085         /*
4086          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4087          * we're going inactive then everything else can be deferred
4088          */
4089         if (cfs_b->idle && !throttled)
4090                 goto out_deactivate;
4091
4092         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4093
4094         if (!throttled) {
4095                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4096                 cfs_b->idle = 1;
4097                 return 0;
4098         }
4099
4100         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4101         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4102
4103         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4104
4105         /*
4106          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4107          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4108          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4109          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4110          * only by limited amounts in that extreme case.
4111          */
4112         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4113                 runtime = cfs_b->runtime;
4114                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4115                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4116                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4117                                                  runtime_expires);
4118                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4119
4120                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4121
4122                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4123         }
4124
4125         /*
4126          * While we are ensured activity in the period following an
4127          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4128          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4129          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4130          */
4131         cfs_b->idle = 0;
4132
4133         return 0;
4134
4135 out_deactivate:
4136         return 1;
4137 }
4138
4139 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4140 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4141 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4142 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4143 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4144 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4145
4146 /*
4147  * Are we near the end of the current quota period?
4148  *
4149  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4150  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4151  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4152  */
4153 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4154 {
4155         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4156         u64 remaining;
4157
4158         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4159         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4160                 return 1;
4161
4162         /* is a quota refresh about to occur? */
4163         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4164         if (remaining < min_expire)
4165                 return 1;
4166
4167         return 0;
4168 }
4169
4170 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4171 {
4172         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4173
4174         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4175         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4176                 return;
4177
4178         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4179                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4180                         HRTIMER_MODE_REL);
4181 }
4182
4183 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4184 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4185 {
4186         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4187         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4188
4189         if (slack_runtime <= 0)
4190                 return;
4191
4192         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4193         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4194             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4195                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4196
4197                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4198                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4199                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4200                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4201         }
4202         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4203
4204         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4205         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4206 }
4207
4208 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4209 {
4210         if (!cfs_bandwidth_used())
4211                 return;
4212
4213         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4214                 return;
4215
4216         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4217 }
4218
4219 /*
4220  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4221  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4222  */
4223 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4224 {
4225         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4226         u64 expires;
4227
4228         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4229         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4230         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4231                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4232                 return;
4233         }
4234
4235         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4236                 runtime = cfs_b->runtime;
4237
4238         expires = cfs_b->runtime_expires;
4239         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4240
4241         if (!runtime)
4242                 return;
4243
4244         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4245
4246         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4247         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4248                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4249         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4250 }
4251
4252 /*
4253  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4254  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4255  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4256  */
4257 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4258 {
4259         if (!cfs_bandwidth_used())
4260                 return;
4261
4262         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4263         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4264                 return;
4265
4266         /* ensure the group is not already throttled */
4267         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4268                 return;
4269
4270         /* update runtime allocation */
4271         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4272         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4273                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4274 }
4275
4276 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4277 {
4278         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4279
4280         if (!cfs_bandwidth_used())
4281                 return;
4282
4283         if (!tg->parent)
4284                 return;
4285
4286         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4287         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4288
4289         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4290         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4291 }
4292
4293 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4294 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4295 {
4296         if (!cfs_bandwidth_used())
4297                 return false;
4298
4299         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4300                 return false;
4301
4302         /*
4303          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4304          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4305          */
4306         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4307                 return true;
4308
4309         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4310         return true;
4311 }
4312
4313 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4314 {
4315         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4316                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4317
4318         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4319
4320         return HRTIMER_NORESTART;
4321 }
4322
4323 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4324 {
4325         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4326                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4327         int overrun;
4328         int idle = 0;
4329
4330         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4331         for (;;) {
4332                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4333                 if (!overrun)
4334                         break;
4335
4336                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4337         }
4338         if (idle)
4339                 cfs_b->period_active = 0;
4340         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4341
4342         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4343 }
4344
4345 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4346 {
4347         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4348         cfs_b->runtime = 0;
4349         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4350         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4351
4352         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4353         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4354         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4355         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4356         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4357 }
4358
4359 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4360 {
4361         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4362         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4363 }
4364
4365 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4366 {
4367         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4368
4369         if (!cfs_b->period_active) {
4370                 cfs_b->period_active = 1;
4371                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4372                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4373         }
4374 }
4375
4376 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4377 {
4378         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4379         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4380                 return;
4381
4382         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4383         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4384 }
4385
4386 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4387 {
4388         struct cfs_rq *cfs_rq;
4389
4390         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4391                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4392
4393                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4394                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4395                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4396         }
4397 }
4398
4399 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4400 {
4401         struct cfs_rq *cfs_rq;
4402
4403         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4404                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4405                         continue;
4406
4407                 /*
4408                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4409                  * there's some valid quota amount
4410                  */
4411                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4412                 /*
4413                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4414                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4415                  */
4416                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4417
4418                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4419                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4420         }
4421 }
4422
4423 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4424 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4425 {
4426         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4427 }
4428
4429 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4430 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4431 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4432 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4433 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4434
4435 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4436 {
4437         return 0;
4438 }
4439
4440 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4441 {
4442         return 0;
4443 }
4444
4445 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4446                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4447 {
4448         return 0;
4449 }
4450
4451 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4452
4453 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4454 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4455 #endif
4456
4457 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4458 {
4459         return NULL;
4460 }
4461 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4462 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4463 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4464
4465 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4466
4467 /**************************************************
4468  * CFS operations on tasks:
4469  */
4470
4471 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4472 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4473 {
4474         struct sched_entity *se = &p->se;
4475         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4476
4477         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4478
4479         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4480                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4481                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4482                 s64 delta = slice - ran;
4483
4484                 if (delta < 0) {
4485                         if (rq->curr == p)
4486                                 resched_curr(rq);
4487                         return;
4488                 }
4489                 hrtick_start(rq, delta);
4490         }
4491 }
4492
4493 /*
4494  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4495  * current task is from our class and nr_running is low enough
4496  * to matter.
4497  */
4498 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4499 {
4500         struct task_struct *curr = rq->curr;
4501
4502         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4503                 return;
4504
4505         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4506                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4507 }
4508 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4509 static inline void
4510 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4511 {
4512 }
4513
4514 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4515 {
4516 }
4517 #endif
4518
4519 /*
4520  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4521  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4522  * then put the task into the rbtree:
4523  */
4524 static void
4525 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4526 {
4527         struct cfs_rq *cfs_rq;
4528         struct sched_entity *se = &p->se;
4529
4530         for_each_sched_entity(se) {
4531                 if (se->on_rq)
4532                         break;
4533                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4534                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4535
4536                 /*
4537                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4538                  *
4539                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4540                  * post the final h_nr_running increment below.
4541                  */
4542                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4543                         break;
4544                 cfs_rq->h_nr_running++;
4545
4546                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4547         }
4548
4549         for_each_sched_entity(se) {
4550                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4551                 cfs_rq->h_nr_running++;
4552
4553                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4554                         break;
4555
4556                 update_load_avg(se, 1);
4557                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4558         }
4559
4560         if (!se)
4561                 add_nr_running(rq, 1);
4562
4563         hrtick_update(rq);
4564 }
4565
4566 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4567
4568 /*
4569  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4570  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4571  * update the fair scheduling stats:
4572  */
4573 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4574 {
4575         struct cfs_rq *cfs_rq;
4576         struct sched_entity *se = &p->se;
4577         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4578
4579         for_each_sched_entity(se) {
4580                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4581                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4582
4583                 /*
4584                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4585                  *
4586                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4587                  * post the final h_nr_running decrement below.
4588                 */
4589                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4590                         break;
4591                 cfs_rq->h_nr_running--;
4592
4593                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4594                 if (cfs_rq->load.weight) {
4595                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4596                         se = parent_entity(se);
4597                         /*
4598                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4599                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4600                          */
4601                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4602                                 set_next_buddy(se);
4603                         break;
4604                 }
4605                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4606         }
4607
4608         for_each_sched_entity(se) {
4609                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4610                 cfs_rq->h_nr_running--;
4611
4612                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4613                         break;
4614
4615                 update_load_avg(se, 1);
4616                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4617         }
4618
4619         if (!se)
4620                 sub_nr_running(rq, 1);
4621
4622         hrtick_update(rq);
4623 }
4624
4625 #ifdef CONFIG_SMP
4626
4627 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4628 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4629 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4630
4631 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4632 /*
4633  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4634  */
4635
4636 /*
4637  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4638  *
4639  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4640  *
4641  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4642  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4643  *
4644  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4645  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4646  *
4647  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4648  *
4649  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4650  *
4651  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4652  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4653  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4654  * fixed_power_int())
4655  *
4656  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4657  */
4658 #define DEGRADE_SHIFT           7
4659
4660 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4661 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4662         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4663         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4664         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4665         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4666         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4667 };
4668
4669 /*
4670  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4671  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4672  * adding any new load.
4673  */
4674 static unsigned long
4675 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4676 {
4677         int j = 0;
4678
4679         if (!missed_updates)
4680                 return load;
4681
4682         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4683                 return 0;
4684
4685         if (idx == 1)
4686                 return load >> missed_updates;
4687
4688         while (missed_updates) {
4689                 if (missed_updates % 2)
4690                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4691
4692                 missed_updates >>= 1;
4693                 j++;
4694         }
4695         return load;
4696 }
4697 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4698
4699 /**
4700  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4701  * @this_rq: The rq to update statistics for
4702  * @this_load: The current load
4703  * @pending_updates: The number of missed updates
4704  *
4705  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4706  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4707  *
4708  * This function computes a decaying average:
4709  *
4710  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4711  *
4712  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4713  * the @pending_updates argument.
4714  *
4715  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4716  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4717  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4718  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4719  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4720  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4721  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4722  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4723  *
4724  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4725  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4726  *
4727  * For regular NOHZ, this reduces to:
4728  *
4729  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4730  *
4731  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4732  * term.
4733  */
4734 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4735                             unsigned long pending_updates)
4736 {
4737         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4738         int i, scale;
4739
4740         this_rq->nr_load_updates++;
4741
4742         /* Update our load: */
4743         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4744         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4745                 unsigned long old_load, new_load;
4746
4747                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4748
4749                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4750 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4751                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4752                 if (tickless_load) {
4753                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4754                         /*
4755                          * old_load can never be a negative value because a
4756                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4757                          * original tickless_load.
4758                          */
4759                         old_load += tickless_load;
4760                 }
4761 #endif
4762                 new_load = this_load;
4763                 /*
4764                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4765                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4766                  * example.
4767                  */
4768                 if (new_load > old_load)
4769                         new_load += scale - 1;
4770
4771                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4772         }
4773
4774         sched_avg_update(this_rq);
4775 }
4776
4777 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4778 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4779 {
4780         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4781 }
4782
4783 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4784 /*
4785  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4786  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4787  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4788  *
4789  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4790  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4791  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4792  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4793  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4794  *
4795  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4796  */
4797
4798 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4799                                  unsigned long curr_jiffies,
4800                                  unsigned long load)
4801 {
4802         unsigned long pending_updates;
4803
4804         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4805         if (pending_updates) {
4806                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4807                 /*
4808                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4809                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4810                  * its weighted load.
4811                  */
4812                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4813         }
4814 }
4815
4816 /*
4817  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4818  * idle balance.
4819  */
4820 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4821 {
4822         /*
4823          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4824          */
4825         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4826                 return;
4827
4828         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4829 }
4830
4831 /*
4832  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4833  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4834  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4835  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4836  */
4837 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4838 {
4839         struct rq *this_rq = this_rq();
4840
4841         /*
4842          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4843          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4844          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4845          */
4846         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4847 }
4848
4849 /*
4850  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4851  */
4852 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4853 {
4854         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4855         struct rq *this_rq = this_rq();
4856         unsigned long load;
4857
4858         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4859                 return;
4860
4861         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4862         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4863         update_rq_clock(this_rq);
4864         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4865         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4866 }
4867 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4868 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4869                                         unsigned long curr_jiffies,
4870                                         unsigned long load) { }
4871 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4872
4873 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4874 {
4875 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4876         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4877         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4878 #endif
4879         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4880 }
4881
4882 /*
4883  * Called from scheduler_tick()
4884  */
4885 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4886 {
4887         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4888
4889         if (tick_nohz_tick_stopped())
4890                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4891         else
4892                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4893 }
4894
4895 /*
4896  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4897  * according to the scheduling class and "nice" value.
4898  *
4899  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4900  * balance conservatively.
4901  */
4902 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4903 {
4904         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4905         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4906
4907         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4908                 return total;
4909
4910         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4911 }
4912
4913 /*
4914  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4915  * according to the scheduling class and "nice" value.
4916  */
4917 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4918 {
4919         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4920         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4921
4922         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4923                 return total;
4924
4925         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4926 }
4927
4928 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4929 {
4930         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4931 }
4932
4933 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4934 {
4935         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4936 }
4937
4938 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4939 {
4940         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4941         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4942         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4943
4944         if (nr_running)
4945                 return load_avg / nr_running;
4946
4947         return 0;
4948 }
4949
4950 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4951 /*
4952  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4953  *
4954  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4955  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4956  * can calculate the shift in shares.
4957  *
4958  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4959  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4960  * total group weight.
4961  *
4962  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4963  * distribution (s_i) using:
4964  *
4965  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4966  *
4967  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4968  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4969  * shares distribution (s_i):
4970  *
4971  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4972  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4973  *
4974  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4975  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4976  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4977  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4978  *
4979  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4980  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4981  *
4982  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4983  *
4984  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4985  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4986  * weight and shares distributions like:
4987  *
4988  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4989  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4990  *
4991  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4992  *
4993  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4994  *
4995  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4996  *
4997  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4998  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4999  * 4/7) times the weight of the group.
5000  */
5001 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5002 {
5003         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5004
5005         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5006                 return wl;
5007
5008         for_each_sched_entity(se) {
5009                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5010                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5011
5012                 tg = cfs_rq->tg;
5013
5014                 /*
5015                  * W = @wg + \Sum rw_j
5016                  */
5017                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5018
5019                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5020                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5021                 W += w;
5022
5023                 /*
5024                  * w = rw_i + @wl
5025                  */
5026                 w += wl;
5027
5028                 /*
5029                  * wl = S * s'_i; see (2)
5030                  */
5031                 if (W > 0 && w < W)
5032                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5033                 else
5034                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5035
5036                 /*
5037                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5038                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5039                  * calc_cfs_shares().
5040                  */
5041                 if (wl < MIN_SHARES)
5042                         wl = MIN_SHARES;
5043
5044                 /*
5045                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5046                  */
5047                 wl -= se->avg.load_avg;
5048
5049                 /*
5050                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5051                  * the final effective load change on the root group. Since
5052                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5053                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5054                  * resulting from this level per the above.
5055                  */
5056                 wg = 0;
5057         }
5058
5059         return wl;
5060 }
5061 #else
5062
5063 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5064 {
5065         return wl;
5066 }
5067
5068 #endif
5069
5070 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5071 {
5072         /*
5073          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5074          * jiffy will not have built up many flips.
5075          */
5076         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5077                 current->wakee_flips >>= 1;
5078                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5079         }
5080
5081         if (current->last_wakee != p) {
5082                 current->last_wakee = p;
5083                 current->wakee_flips++;
5084         }
5085 }
5086
5087 /*
5088  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5089  *
5090  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5091  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5092  *
5093  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5094  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5095  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5096  *
5097  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5098  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5099  *
5100  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5101  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5102  * socket size.
5103  */
5104 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5105 {
5106         unsigned int master = current->wakee_flips;
5107         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5108         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5109
5110         if (master < slave)
5111                 swap(master, slave);
5112         if (slave < factor || master < slave * factor)
5113                 return 0;
5114         return 1;
5115 }
5116
5117 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5118                        int prev_cpu, int sync)
5119 {
5120         s64 this_load, load;
5121         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5122         int idx, this_cpu;
5123         struct task_group *tg;
5124         unsigned long weight;
5125         int balanced;
5126
5127         idx       = sd->wake_idx;
5128         this_cpu  = smp_processor_id();
5129         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5130         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5131
5132         /*
5133          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5134          * effect of the currently running task from the load
5135          * of the current CPU:
5136          */
5137         if (sync) {
5138                 tg = task_group(current);
5139                 weight = current->se.avg.load_avg;
5140
5141                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5142                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5143         }
5144
5145         tg = task_group(p);
5146         weight = p->se.avg.load_avg;
5147
5148         /*
5149          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5150          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5151          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5152          * about that, so that's good too.
5153          *
5154          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5155          * task to be woken on this_cpu.
5156          */
5157         this_eff_load = 100;
5158         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5159
5160         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5161         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5162
5163         if (this_load > 0) {
5164                 this_eff_load *= this_load +
5165                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5166
5167                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5168         }
5169
5170         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5171
5172         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5173
5174         if (!balanced)
5175                 return 0;
5176
5177         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5178         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5179
5180         return 1;
5181 }
5182
5183 /*
5184  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5185  * domain.
5186  */
5187 static struct sched_group *
5188 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5189                   int this_cpu, int sd_flag)
5190 {
5191         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5192         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5193         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5194         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5195
5196         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5197                 load_idx = sd->wake_idx;
5198
5199         do {
5200                 unsigned long load, avg_load;
5201                 int local_group;
5202                 int i;
5203
5204                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5205                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5206                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5207                         continue;
5208
5209                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5210                                                sched_group_cpus(group));
5211
5212                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5213                 avg_load = 0;
5214
5215                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5216                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5217                         if (local_group)
5218                                 load = source_load(i, load_idx);
5219                         else
5220                                 load = target_load(i, load_idx);
5221
5222                         avg_load += load;
5223                 }
5224
5225                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5226                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5227
5228                 if (local_group) {
5229                         this_load = avg_load;
5230                 } else if (avg_load < min_load) {
5231                         min_load = avg_load;
5232                         idlest = group;
5233                 }
5234         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5235
5236         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5237                 return NULL;
5238         return idlest;
5239 }
5240
5241 /*
5242  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5243  */
5244 static int
5245 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5246 {
5247         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5248         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5249         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5250         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5251         int shallowest_idle_cpu = -1;
5252         int i;
5253
5254         /* Check if we have any choice: */
5255         if (group->group_weight == 1)
5256                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5257
5258         /* Traverse only the allowed CPUs */
5259         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5260                 if (idle_cpu(i)) {
5261                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5262                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5263                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5264                                 /*
5265                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5266                                  * has the smallest exit latency irrespective
5267                                  * of any idle timestamp.
5268                                  */
5269                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5270                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5271                                 shallowest_idle_cpu = i;
5272                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5273                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5274                                 /*
5275                                  * If equal or no active idle state, then
5276                                  * the most recently idled CPU might have
5277                                  * a warmer cache.
5278                                  */
5279                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5280                                 shallowest_idle_cpu = i;
5281                         }
5282                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5283                         load = weighted_cpuload(i);
5284                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5285                                 min_load = load;
5286                                 least_loaded_cpu = i;
5287                         }
5288                 }
5289         }
5290
5291         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5292 }
5293
5294 /*
5295  * Implement a for_each_cpu() variant that starts the scan at a given cpu
5296  * (@start), and wraps around.
5297  *
5298  * This is used to scan for idle CPUs; such that not all CPUs looking for an
5299  * idle CPU find the same CPU. The down-side is that tasks tend to cycle
5300  * through the LLC domain.
5301  *
5302  * Especially tbench is found sensitive to this.
5303  */
5304
5305 static int cpumask_next_wrap(int n, const struct cpumask *mask, int start, int *wrapped)
5306 {
5307         int next;
5308
5309 again:
5310         next = find_next_bit(cpumask_bits(mask), nr_cpumask_bits, n+1);
5311
5312         if (*wrapped) {
5313                 if (next >= start)
5314                         return nr_cpumask_bits;
5315         } else {
5316                 if (next >= nr_cpumask_bits) {
5317                         *wrapped = 1;
5318                         n = -1;
5319                         goto again;
5320                 }
5321         }
5322
5323         return next;
5324 }
5325
5326 #define for_each_cpu_wrap(cpu, mask, start, wrap)                               \
5327         for ((wrap) = 0, (cpu) = (start)-1;                                     \
5328                 (cpu) = cpumask_next_wrap((cpu), (mask), (start), &(wrap)),     \
5329                 (cpu) < nr_cpumask_bits; )
5330
5331 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5332
5333 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5334 {
5335         struct sched_domain_shared *sds;
5336
5337         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5338         if (sds)
5339                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5340 }
5341
5342 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5343 {
5344         struct sched_domain_shared *sds;
5345
5346         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5347         if (sds)
5348                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5349
5350         return def;
5351 }
5352
5353 /*
5354  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5355  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5356  *
5357  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5358  * state should be fairly cheap.
5359  */
5360 void update_idle_core(struct rq *rq)
5361 {
5362         int core = cpu_of(rq);
5363         int cpu;
5364
5365         rcu_read_lock();
5366         if (test_idle_cores(core, true))
5367                 goto unlock;
5368
5369         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5370                 if (cpu == core)
5371                         continue;
5372
5373                 if (!idle_cpu(cpu))
5374                         goto unlock;
5375         }
5376
5377         set_idle_cores(core, 1);
5378 unlock:
5379         rcu_read_unlock();
5380 }
5381
5382 /*
5383  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5384  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5385  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5386  */
5387 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5388 {
5389         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5390         int core, cpu, wrap;
5391
5392         if (!test_idle_cores(target, false))
5393                 return -1;
5394
5395         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), tsk_cpus_allowed(p));
5396
5397         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target, wrap) {
5398                 bool idle = true;
5399
5400                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5401                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5402                         if (!idle_cpu(cpu))
5403                                 idle = false;
5404                 }
5405
5406                 if (idle)
5407                         return core;
5408         }
5409
5410         /*
5411          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5412          */
5413         set_idle_cores(target, 0);
5414
5415         return -1;
5416 }
5417
5418 /*
5419  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5420  */
5421 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5422 {
5423         int cpu;
5424
5425         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5426                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5427                         continue;
5428                 if (idle_cpu(cpu))
5429                         return cpu;
5430         }
5431
5432         return -1;
5433 }
5434
5435 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5436
5437 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5438 {
5439         return -1;
5440 }
5441
5442 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5443 {
5444         return -1;
5445 }
5446
5447 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5448
5449 /*
5450  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5451  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5452  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5453  */
5454 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5455 {
5456         struct sched_domain *this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5457         u64 avg_idle = this_rq()->avg_idle;
5458         u64 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost;
5459         u64 time, cost;
5460         s64 delta;
5461         int cpu, wrap;
5462
5463         /*
5464          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5465          * particularly is sensitive here.
5466          */
5467         if ((avg_idle / 512) < avg_cost)
5468                 return -1;
5469
5470         time = local_clock();
5471
5472         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target, wrap) {
5473                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5474                         continue;
5475                 if (idle_cpu(cpu))
5476                         break;
5477         }
5478
5479         time = local_clock() - time;
5480         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5481         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5482         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5483
5484         return cpu;
5485 }
5486
5487 /*
5488  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5489  */
5490 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5491 {
5492         struct sched_domain *sd;
5493         int i;
5494
5495         if (idle_cpu(target))
5496                 return target;
5497
5498         /*
5499          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5500          */
5501         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5502                 return prev;
5503
5504         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5505         if (!sd)
5506                 return target;
5507
5508         i = select_idle_core(p, sd, target);
5509         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5510                 return i;
5511
5512         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5513         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5514                 return i;
5515
5516         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5517         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5518                 return i;
5519
5520         return target;
5521 }
5522
5523 /*
5524  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5525  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5526  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5527  * CFS task (ie cpu_capacity).
5528  *
5529  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5530  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5531  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5532  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5533  * (arch_scale_freq_capacity()).
5534  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5535  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5536  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5537  *
5538  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5539  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5540  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5541  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5542  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5543  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5544  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5545  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5546  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5547  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5548  */
5549 static int cpu_util(int cpu)
5550 {
5551         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5552         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5553
5554         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5555 }
5556
5557 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5558 {
5559         return p->se.avg.util_avg;
5560 }
5561
5562 /*
5563  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5564  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5565  *
5566  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5567  * BALANCE_WAKE sort things out.
5568  */
5569 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5570 {
5571         long min_cap, max_cap;
5572
5573         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5574         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5575
5576         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5577         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5578                 return 0;
5579
5580         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5581 }
5582
5583 /*
5584  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5585  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5586  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5587  *
5588  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5589  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5590  *
5591  * Returns the target cpu number.
5592  *
5593  * preempt must be disabled.
5594  */
5595 static int
5596 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5597 {
5598         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5599         int cpu = smp_processor_id();
5600         int new_cpu = prev_cpu;
5601         int want_affine = 0;
5602         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5603
5604         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5605                 record_wakee(p);
5606                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5607                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5608         }
5609
5610         rcu_read_lock();
5611         for_each_domain(cpu, tmp) {
5612                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5613                         break;
5614
5615                 /*
5616                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5617                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5618                  */
5619                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5620                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5621                         affine_sd = tmp;
5622                         break;
5623                 }
5624
5625                 if (tmp->flags & sd_flag)
5626                         sd = tmp;
5627                 else if (!want_affine)
5628                         break;
5629         }
5630
5631         if (affine_sd) {
5632                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5633                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
5634                         new_cpu = cpu;
5635         }
5636
5637         if (!sd) {
5638                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5639                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
5640
5641         } else while (sd) {
5642                 struct sched_group *group;
5643                 int weight;
5644
5645                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5646                         sd = sd->child;
5647                         continue;
5648                 }
5649
5650                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5651                 if (!group) {
5652                         sd = sd->child;
5653                         continue;
5654                 }
5655
5656                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5657                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5658                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5659                         sd = sd->child;
5660                         continue;
5661                 }
5662
5663                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5664                 cpu = new_cpu;
5665                 weight = sd->span_weight;
5666                 sd = NULL;
5667                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5668                         if (weight <= tmp->span_weight)
5669                                 break;
5670                         if (tmp->flags & sd_flag)
5671                                 sd = tmp;
5672                 }
5673                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5674         }
5675         rcu_read_unlock();
5676
5677         return new_cpu;
5678 }
5679
5680 /*
5681  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5682  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5683  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5684  */
5685 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5686 {
5687         /*
5688          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5689          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5690          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5691          * the task on the new runqueue.
5692          */
5693         if (p->state == TASK_WAKING) {
5694                 struct sched_entity *se = &p->se;
5695                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5696                 u64 min_vruntime;
5697
5698 #ifndef CONFIG_64BIT
5699                 u64 min_vruntime_copy;
5700
5701                 do {
5702                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5703                         smp_rmb();
5704                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5705                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5706 #else
5707                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5708 #endif
5709
5710                 se->vruntime -= min_vruntime;
5711         }
5712
5713         /*
5714          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5715          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5716          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5717          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5718          * load sounds not bad.
5719          */
5720         remove_entity_load_avg(&p->se);
5721
5722         /* Tell new CPU we are migrated */
5723         p->se.avg.last_update_time = 0;
5724
5725         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5726         p->se.exec_start = 0;
5727 }
5728
5729 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5730 {
5731         remove_entity_load_avg(&p->se);
5732 }
5733 #endif /* CONFIG_SMP */
5734
5735 static unsigned long
5736 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5737 {
5738         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5739
5740         /*
5741          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5742          * to virtual-time in his units.
5743          *
5744          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5745          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5746          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5747          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5748          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5749          *
5750          * This is especially important for buddies when the leftmost
5751          * task is higher priority than the buddy.
5752          */
5753         return calc_delta_fair(gran, se);
5754 }
5755
5756 /*
5757  * Should 'se' preempt 'curr'.
5758  *
5759  *             |s1
5760  *        |s2
5761  *   |s3
5762  *         g
5763  *      |<--->|c
5764  *
5765  *  w(c, s1) = -1
5766  *  w(c, s2) =  0
5767  *  w(c, s3) =  1
5768  *
5769  */
5770 static int
5771 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5772 {
5773         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5774
5775         if (vdiff <= 0)
5776                 return -1;
5777
5778         gran = wakeup_gran(curr, se);
5779         if (vdiff > gran)
5780                 return 1;
5781
5782         return 0;
5783 }
5784
5785 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5786 {
5787         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5788                 return;
5789
5790         for_each_sched_entity(se)
5791                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5792 }
5793
5794 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5795 {
5796         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5797                 return;
5798
5799         for_each_sched_entity(se)
5800                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5801 }
5802
5803 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5804 {
5805         for_each_sched_entity(se)
5806                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5807 }
5808
5809 /*
5810  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5811  */
5812 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5813 {
5814         struct task_struct *curr = rq->curr;
5815         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5816         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5817         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5818         int next_buddy_marked = 0;
5819
5820         if (unlikely(se == pse))
5821                 return;
5822
5823         /*
5824          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5825          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5826          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5827          * next-buddy nomination below.
5828          */
5829         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5830                 return;
5831
5832         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5833                 set_next_buddy(pse);
5834                 next_buddy_marked = 1;
5835         }
5836
5837         /*
5838          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5839          * wake up path.
5840          *
5841          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5842          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5843          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5844          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5845          * below.
5846          */
5847         if (test_tsk_need_resched(curr))
5848                 return;
5849
5850         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5851         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5852             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5853                 goto preempt;
5854
5855         /*
5856          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5857          * is driven by the tick):
5858          */
5859         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5860                 return;
5861
5862         find_matching_se(&se, &pse);
5863         update_curr(cfs_rq_of(se));
5864         BUG_ON(!pse);
5865         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5866                 /*
5867                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5868                  * triggering this preemption.
5869                  */
5870                 if (!next_buddy_marked)
5871                         set_next_buddy(pse);
5872                 goto preempt;
5873         }
5874
5875         return;
5876
5877 preempt:
5878         resched_curr(rq);
5879         /*
5880          * Only set the backward buddy when the current task is still
5881          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5882          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5883          * point, either of which can * drop the rq lock.
5884          *
5885          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5886          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5887          */
5888         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5889                 return;
5890
5891         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5892                 set_last_buddy(se);
5893 }
5894
5895 static struct task_struct *
5896 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5897 {
5898         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5899         struct sched_entity *se;
5900         struct task_struct *p;
5901         int new_tasks;
5902
5903 again:
5904 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5905         if (!cfs_rq->nr_running)
5906                 goto idle;
5907
5908         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5909                 goto simple;
5910
5911         /*
5912          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5913          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5914          *
5915          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5916          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5917          */
5918
5919         do {
5920                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5921
5922                 /*
5923                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5924                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5925                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5926                  * forget we've ever seen it.
5927                  */
5928                 if (curr) {
5929                         if (curr->on_rq)
5930                                 update_curr(cfs_rq);
5931                         else
5932                                 curr = NULL;
5933
5934                         /*
5935                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5936                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5937                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5938                          * be correct.
5939                          */
5940                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5941                                 goto simple;
5942                 }
5943
5944                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5945                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5946         } while (cfs_rq);
5947
5948         p = task_of(se);
5949
5950         /*
5951          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5952          * is a different task than we started out with, try and touch the
5953          * least amount of cfs_rqs.
5954          */
5955         if (prev != p) {
5956                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5957
5958                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5959                         int se_depth = se->depth;
5960                         int pse_depth = pse->depth;
5961
5962                         if (se_depth <= pse_depth) {
5963                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5964                                 pse = parent_entity(pse);
5965                         }
5966                         if (se_depth >= pse_depth) {
5967                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5968                                 se = parent_entity(se);
5969                         }
5970                 }
5971
5972                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5973                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5974         }
5975
5976         if (hrtick_enabled(rq))
5977                 hrtick_start_fair(rq, p);
5978
5979         return p;
5980 simple:
5981         cfs_rq = &rq->cfs;
5982 #endif
5983
5984         if (!cfs_rq->nr_running)
5985                 goto idle;
5986
5987         put_prev_task(rq, prev);
5988
5989         do {
5990                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5991                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5992                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5993         } while (cfs_rq);
5994
5995         p = task_of(se);
5996
5997         if (hrtick_enabled(rq))
5998                 hrtick_start_fair(rq, p);
5999
6000         return p;
6001
6002 idle:
6003         /*
6004          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6005          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6006          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6007          * re-start the picking loop.
6008          */
6009         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
6010         new_tasks = idle_balance(rq);
6011         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
6012         /*
6013          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6014          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6015          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6016          */
6017         if (new_tasks < 0)
6018                 return RETRY_TASK;
6019
6020         if (new_tasks > 0)
6021                 goto again;
6022
6023         return NULL;
6024 }
6025
6026 /*
6027  * Account for a descheduled task:
6028  */
6029 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6030 {
6031         struct sched_entity *se = &prev->se;
6032         struct cfs_rq *cfs_rq;
6033
6034         for_each_sched_entity(se) {
6035                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6036                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6037         }
6038 }
6039
6040 /*
6041  * sched_yield() is very simple
6042  *
6043  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6044  */
6045 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6046 {
6047         struct task_struct *curr = rq->curr;
6048         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6049         struct sched_entity *se = &curr->se;
6050
6051         /*
6052          * Are we the only task in the tree?
6053          */
6054         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6055                 return;
6056
6057         clear_buddies(cfs_rq, se);
6058
6059         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6060                 update_rq_clock(rq);
6061                 /*
6062                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6063                  */
6064                 update_curr(cfs_rq);
6065                 /*
6066                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6067                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6068                  * and double the fastpath cost.
6069                  */
6070                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6071         }
6072
6073         set_skip_buddy(se);
6074 }
6075
6076 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6077 {
6078         struct sched_entity *se = &p->se;
6079
6080         /* throttled hierarchies are not runnable */
6081         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6082                 return false;
6083
6084         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6085         set_next_buddy(se);
6086
6087         yield_task_fair(rq);
6088
6089         return true;
6090 }
6091
6092 #ifdef CONFIG_SMP
6093 /**************************************************
6094  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6095  *
6096  * BASICS
6097  *
6098  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6099  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6100  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6101  *
6102  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6103  *
6104  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6105  * W_i,0 is defined as:
6106  *
6107  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6108  *
6109  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6110  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6111  *
6112  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6113  * weight:
6114  *
6115  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6116  *
6117  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6118  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6119  * can also include other factors [XXX].
6120  *
6121  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6122  * directly from (1):
6123  *
6124  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6125  *
6126  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6127  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6128  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6129  *
6130  * [XXX expand on:
6131  *     - infeasible weights;
6132  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6133  *
6134  *
6135  * SCHED DOMAINS
6136  *
6137  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6138  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6139  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6140  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6141  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6142  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6143  * the groups.
6144  *
6145  * This yields:
6146  *
6147  *     log_2 n     1     n
6148  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6149  *     i = 0      2^i   2^i
6150  *                               `- size of each group
6151  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6152  *         |         `- freq
6153  *         `- sum over all levels
6154  *
6155  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6156  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6157  *
6158  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6159  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6160  *
6161  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6162  *
6163  *             log_2 n
6164  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6165  *             k = 0
6166  *
6167  * And you'll find that:
6168  *
6169  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6170  *
6171  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6172  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6173  * of:
6174  *
6175  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6176  *
6177  *
6178  * WORK CONSERVING
6179  *
6180  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6181  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6182  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6183  *
6184  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6185  * time.
6186  *
6187  * [XXX more?]
6188  *
6189  *
6190  * CGROUPS
6191  *
6192  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6193  *
6194  *                                s_k,i
6195  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6196  *                                 S_k
6197  *
6198  * Where
6199  *
6200  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6201  *
6202  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6203  *
6204  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6205  * property.
6206  *
6207  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6208  *      rewrite all of this once again.]
6209  */
6210
6211 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6212
6213 enum fbq_type { regular, remote, all };
6214
6215 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6216 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6217 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6218 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6219
6220 struct lb_env {
6221         struct sched_domain     *sd;
6222
6223         struct rq               *src_rq;
6224         int                     src_cpu;
6225
6226         int                     dst_cpu;
6227         struct rq               *dst_rq;
6228
6229         struct cpumask          *dst_grpmask;
6230         int                     new_dst_cpu;
6231         enum cpu_idle_type      idle;
6232         long                    imbalance;
6233         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6234         struct cpumask          *cpus;
6235
6236         unsigned int            flags;
6237
6238         unsigned int            loop;
6239         unsigned int            loop_break;
6240         unsigned int            loop_max;
6241
6242         enum fbq_type           fbq_type;
6243         struct list_head        tasks;
6244 };
6245
6246 /*
6247  * Is this task likely cache-hot:
6248  */
6249 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6250 {
6251         s64 delta;
6252
6253         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6254
6255         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6256                 return 0;
6257
6258         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6259                 return 0;
6260
6261         /*
6262          * Buddy candidates are cache hot:
6263          */
6264         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6265                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6266                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6267                 return 1;
6268
6269         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6270                 return 1;
6271         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6272                 return 0;
6273
6274         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6275
6276         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6277 }
6278
6279 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6280 /*
6281  * Returns 1, if task migration degrades locality
6282  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6283  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6284  */
6285 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6286 {
6287         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6288         unsigned long src_faults, dst_faults;
6289         int src_nid, dst_nid;
6290
6291         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6292                 return -1;
6293
6294         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6295                 return -1;
6296
6297         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6298         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6299
6300         if (src_nid == dst_nid)
6301                 return -1;
6302
6303         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6304         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6305                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6306                         return 1;
6307                 else
6308                         return -1;
6309         }
6310
6311         /* Encourage migration to the preferred node. */
6312         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6313                 return 0;
6314
6315         if (numa_group) {
6316                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6317                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6318         } else {
6319                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6320                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6321         }
6322
6323         return dst_faults < src_faults;
6324 }
6325
6326 #else
6327 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6328                                              struct lb_env *env)
6329 {
6330         return -1;
6331 }
6332 #endif
6333
6334 /*
6335  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6336  */
6337 static
6338 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6339 {
6340         int tsk_cache_hot;
6341
6342         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6343
6344         /*
6345          * We do not migrate tasks that are:
6346          * 1) throttled_lb_pair, or
6347          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6348          * 3) running (obviously), or
6349          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6350          */
6351         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6352                 return 0;
6353
6354         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6355                 int cpu;
6356
6357                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6358
6359                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6360
6361                 /*
6362                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6363                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6364                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6365                  *
6366                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6367                  * one in current iteration.
6368                  */
6369                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6370                         return 0;
6371
6372                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6373                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6374                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6375                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6376                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6377                                 break;
6378                         }
6379                 }
6380
6381                 return 0;
6382         }
6383
6384         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6385         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6386
6387         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6388                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6389                 return 0;
6390         }
6391
6392         /*
6393          * Aggressive migration if:
6394          * 1) destination numa is preferred
6395          * 2) task is cache cold, or
6396          * 3) too many balance attempts have failed.
6397          */
6398         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6399         if (tsk_cache_hot == -1)
6400                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6401
6402         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6403             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6404                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6405                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6406                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6407                 }
6408                 return 1;
6409         }
6410
6411         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6412         return 0;
6413 }
6414
6415 /*
6416  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6417  */
6418 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6419 {
6420         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6421
6422         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6423         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6424         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6425 }
6426
6427 /*
6428  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6429  * part of active balancing operations within "domain".
6430  *
6431  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6432  */
6433 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6434 {
6435         struct task_struct *p, *n;
6436
6437         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6438
6439         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6440                 if (!can_migrate_task(p, env))
6441                         continue;
6442
6443                 detach_task(p, env);
6444
6445                 /*
6446                  * Right now, this is only the second place where
6447                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6448                  * so we can safely collect stats here rather than
6449                  * inside detach_tasks().
6450                  */
6451                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6452                 return p;
6453         }
6454         return NULL;
6455 }
6456
6457 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6458
6459 /*
6460  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6461  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6462  *
6463  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6464  */
6465 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6466 {
6467         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6468         struct task_struct *p;
6469         unsigned long load;
6470         int detached = 0;
6471
6472         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6473
6474         if (env->imbalance <= 0)
6475                 return 0;
6476
6477         while (!list_empty(tasks)) {
6478                 /*
6479                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6480                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6481                  */
6482                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6483                         break;
6484
6485                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6486
6487                 env->loop++;
6488                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6489                 if (env->loop > env->loop_max)
6490                         break;
6491
6492                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6493                 if (env->loop > env->loop_break) {
6494                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6495                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6496                         break;
6497                 }
6498
6499                 if (!can_migrate_task(p, env))
6500                         goto next;
6501
6502                 load = task_h_load(p);
6503
6504                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6505                         goto next;
6506
6507                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6508                         goto next;
6509
6510                 detach_task(p, env);
6511                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6512
6513                 detached++;
6514                 env->imbalance -= load;
6515
6516 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6517                 /*
6518                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6519                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6520                  * the critical section.
6521                  */
6522                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6523                         break;
6524 #endif
6525
6526                 /*
6527                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6528                  * weighted load.
6529                  */
6530                 if (env->imbalance <= 0)
6531                         break;
6532
6533                 continue;
6534 next:
6535                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6536         }
6537
6538         /*
6539          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6540          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6541          * than inside detach_one_task().
6542          */
6543         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6544
6545         return detached;
6546 }
6547
6548 /*
6549  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6550  */
6551 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6552 {
6553         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6554
6555         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6556         activate_task(rq, p, 0);
6557         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6558         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6559 }
6560
6561 /*
6562  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6563  * its new rq.
6564  */
6565 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6566 {
6567         raw_spin_lock(&rq->lock);
6568         attach_task(rq, p);
6569         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6570 }
6571
6572 /*
6573  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6574  * new rq.
6575  */
6576 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6577 {
6578         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6579         struct task_struct *p;
6580
6581         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6582
6583         while (!list_empty(tasks)) {
6584                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6585                 list_del_init(&p->se.group_node);
6586
6587                 attach_task(env->dst_rq, p);
6588         }
6589
6590         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6591 }
6592
6593 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6594 static void update_blocked_averages(int cpu)
6595 {
6596         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6597         struct cfs_rq *cfs_rq;
6598         unsigned long flags;
6599
6600         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6601         update_rq_clock(rq);
6602
6603         /*
6604          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6605          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6606          */
6607         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6608                 /* throttled entities do not contribute to load */
6609                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6610                         continue;
6611
6612                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6613                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6614         }
6615         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6616 }
6617
6618 /*
6619  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6620  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6621  * group is a fraction of its parents load.
6622  */
6623 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6624 {
6625         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6626         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6627         unsigned long now = jiffies;
6628         unsigned long load;
6629
6630         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6631                 return;
6632
6633         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6634         for_each_sched_entity(se) {
6635                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6636                 cfs_rq->h_load_next = se;
6637                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6638                         break;
6639         }
6640
6641         if (!se) {
6642                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6643                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6644         }
6645
6646         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6647                 load = cfs_rq->h_load;
6648                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6649                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6650                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6651                 cfs_rq->h_load = load;
6652                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6653         }
6654 }
6655
6656 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6657 {
6658         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6659
6660         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6661         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6662                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6663 }
6664 #else
6665 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6666 {
6667         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6668         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6669         unsigned long flags;
6670
6671         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6672         update_rq_clock(rq);
6673         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6674         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6675 }
6676
6677 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6678 {
6679         return p->se.avg.load_avg;
6680 }
6681 #endif
6682
6683 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6684
6685 enum group_type {
6686         group_other = 0,
6687         group_imbalanced,
6688         group_overloaded,
6689 };
6690
6691 /*
6692  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6693  */
6694 struct sg_lb_stats {
6695         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6696         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6697         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6698         unsigned long load_per_task;
6699         unsigned long group_capacity;
6700         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6701         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6702         unsigned int idle_cpus;
6703         unsigned int group_weight;
6704         enum group_type group_type;
6705         int group_no_capacity;
6706 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6707         unsigned int nr_numa_running;
6708         unsigned int nr_preferred_running;
6709 #endif
6710 };
6711
6712 /*
6713  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6714  *               during load balancing.
6715  */
6716 struct sd_lb_stats {
6717         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6718         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6719         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6720         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6721         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6722
6723         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6724         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6725 };
6726
6727 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6728 {
6729         /*
6730          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6731          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6732          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6733          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6734          */
6735         *sds = (struct sd_lb_stats){
6736                 .busiest = NULL,
6737                 .local = NULL,
6738                 .total_load = 0UL,
6739                 .total_capacity = 0UL,
6740                 .busiest_stat = {
6741                         .avg_load = 0UL,
6742                         .sum_nr_running = 0,
6743                         .group_type = group_other,
6744                 },
6745         };
6746 }
6747
6748 /**
6749  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6750  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6751  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6752  *
6753  * Return: The load index.
6754  */
6755 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6756                                         enum cpu_idle_type idle)
6757 {
6758         int load_idx;
6759
6760         switch (idle) {
6761         case CPU_NOT_IDLE:
6762                 load_idx = sd->busy_idx;
6763                 break;
6764
6765         case CPU_NEWLY_IDLE:
6766                 load_idx = sd->newidle_idx;
6767                 break;
6768         default:
6769                 load_idx = sd->idle_idx;
6770                 break;
6771         }
6772
6773         return load_idx;
6774 }
6775
6776 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6777 {
6778         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6779         u64 total, used, age_stamp, avg;
6780         s64 delta;
6781
6782         /*
6783          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6784          * we read them once before doing sanity checks on them.
6785          */
6786         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6787         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6788         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6789
6790         if (unlikely(delta < 0))
6791                 delta = 0;
6792
6793         total = sched_avg_period() + delta;
6794
6795         used = div_u64(avg, total);
6796
6797         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6798                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6799
6800         return 1;
6801 }
6802
6803 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6804 {
6805         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6806         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6807
6808         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6809
6810         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6811         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6812
6813         if (!capacity)
6814                 capacity = 1;
6815
6816         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6817         sdg->sgc->capacity = capacity;
6818 }
6819
6820 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6821 {
6822         struct sched_domain *child = sd->child;
6823         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6824         unsigned long capacity;
6825         unsigned long interval;
6826
6827         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6828         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6829         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6830
6831         if (!child) {
6832                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6833                 return;
6834         }
6835
6836         capacity = 0;
6837
6838         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6839                 /*
6840                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6841                  * span the current group.
6842                  */
6843
6844                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6845                         struct sched_group_capacity *sgc;
6846                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6847
6848                         /*
6849                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6850                          * gets here before we've attached the domains to the
6851                          * runqueues.
6852                          *
6853                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6854                          * in update_cpu_capacity().
6855                          *
6856                          * This avoids capacity from being 0 and
6857                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6858                          */
6859                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6860                                 capacity += capacity_of(cpu);
6861                                 continue;
6862                         }
6863
6864                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6865                         capacity += sgc->capacity;
6866                 }
6867         } else  {
6868                 /*
6869                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6870                  * span the current group.
6871                  */
6872
6873                 group = child->groups;
6874                 do {
6875                         capacity += group->sgc->capacity;
6876                         group = group->next;
6877                 } while (group != child->groups);
6878         }
6879
6880         sdg->sgc->capacity = capacity;
6881 }
6882
6883 /*
6884  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6885  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6886  * Return true is the capacity is reduced
6887  */
6888 static inline int
6889 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6890 {
6891         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6892                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6893 }
6894
6895 /*
6896  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6897  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6898  *
6899  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6900  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6901  * Something like:
6902  *
6903  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6904  *              *     * * *
6905  *
6906  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6907  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6908  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6909  *
6910  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6911  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6912  * moving tasks due to affinity constraints.
6913  *
6914  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6915  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6916  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6917  * to create an effective group imbalance.
6918  *
6919  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6920  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6921  * subtle and fragile situation.
6922  */
6923
6924 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6925 {
6926         return group->sgc->imbalance;
6927 }
6928
6929 /*
6930  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6931  * be used by some tasks.
6932  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6933  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6934  * available capacity for CFS tasks.
6935  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6936  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6937  * capacity in meaningful for the load balancer.
6938  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6939  * any benefit for the load balance.
6940  */
6941 static inline bool
6942 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6943 {
6944         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6945                 return true;
6946
6947         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6948                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6949                 return true;
6950
6951         return false;
6952 }
6953
6954 /*
6955  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6956  *  handle.
6957  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6958  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6959  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6960  *  false.
6961  */
6962 static inline bool
6963 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6964 {
6965         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6966                 return false;
6967
6968         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6969                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6970                 return true;
6971
6972         return false;
6973 }
6974
6975 static inline enum
6976 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6977                           struct sg_lb_stats *sgs)
6978 {
6979         if (sgs->group_no_capacity)
6980                 return group_overloaded;
6981
6982         if (sg_imbalanced(group))
6983                 return group_imbalanced;
6984
6985         return group_other;
6986 }
6987
6988 /**
6989  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6990  * @env: The load balancing environment.
6991  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6992  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6993  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6994  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6995  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6996  */
6997 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6998                         struct sched_group *group, int load_idx,
6999                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7000                         bool *overload)
7001 {
7002         unsigned long load;
7003         int i, nr_running;
7004
7005         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7006
7007         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7008                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7009
7010                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7011                 if (local_group)
7012                         load = target_load(i, load_idx);
7013                 else
7014                         load = source_load(i, load_idx);
7015
7016                 sgs->group_load += load;
7017                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7018                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7019
7020                 nr_running = rq->nr_running;
7021                 if (nr_running > 1)
7022                         *overload = true;
7023
7024 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7025                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7026                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7027 #endif
7028                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7029                 /*
7030                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7031                  */
7032                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7033                         sgs->idle_cpus++;
7034         }
7035
7036         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7037         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7038         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7039
7040         if (sgs->sum_nr_running)
7041                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7042
7043         sgs->group_weight = group->group_weight;
7044
7045         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7046         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7047 }
7048
7049 /**
7050  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7051  * @env: The load balancing environment.
7052  * @sds: sched_domain statistics
7053  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7054  * @sgs: sched_group statistics
7055  *
7056  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7057  * busiest group.
7058  *
7059  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7060  * busiest group. %false otherwise.
7061  */
7062 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7063                                    struct sd_lb_stats *sds,
7064                                    struct sched_group *sg,
7065                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7066 {
7067         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7068
7069         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7070                 return true;
7071
7072         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7073                 return false;
7074
7075         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7076                 return false;
7077
7078         /* This is the busiest node in its class. */
7079         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7080                 return true;
7081
7082         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7083         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7084                 return true;
7085         /*
7086          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7087          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7088          * higher than ourself as busy.
7089          */
7090         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7091                 if (!sds->busiest)
7092                         return true;
7093
7094                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
7095                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
7096                         return true;
7097         }
7098
7099         return false;
7100 }
7101
7102 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7103 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7104 {
7105         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7106                 return regular;
7107         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7108                 return remote;
7109         return all;
7110 }
7111
7112 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7113 {
7114         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7115                 return regular;
7116         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7117                 return remote;
7118         return all;
7119 }
7120 #else
7121 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7122 {
7123         return all;
7124 }
7125
7126 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7127 {
7128         return regular;
7129 }
7130 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7131
7132 /**
7133  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7134  * @env: The load balancing environment.
7135  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7136  */
7137 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7138 {
7139         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7140         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7141         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7142         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7143         bool overload = false;
7144
7145         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7146                 prefer_sibling = 1;
7147
7148         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7149
7150         do {
7151                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7152                 int local_group;
7153
7154                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7155                 if (local_group) {
7156                         sds->local = sg;
7157                         sgs = &sds->local_stat;
7158
7159                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7160                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7161                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7162                 }
7163
7164                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7165                                                 &overload);
7166
7167                 if (local_group)
7168                         goto next_group;
7169
7170                 /*
7171                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7172                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7173                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7174                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7175                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7176                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7177                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7178                  * the tasks on the system).
7179                  */
7180                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7181                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7182                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7183                         sgs->group_no_capacity = 1;
7184                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7185                 }
7186
7187                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7188                         sds->busiest = sg;
7189                         sds->busiest_stat = *sgs;
7190                 }
7191
7192 next_group:
7193                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7194                 sds->total_load += sgs->group_load;
7195                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7196
7197                 sg = sg->next;
7198         } while (sg != env->sd->groups);
7199
7200         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7201                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7202
7203         if (!env->sd->parent) {
7204                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7205                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7206                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7207         }
7208
7209 }
7210
7211 /**
7212  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7213  *                      sched doman.
7214  *
7215  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7216  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7217  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7218  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7219  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7220  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7221  *
7222  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7223  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7224  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7225  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7226  * number.
7227  *
7228  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7229  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7230  *
7231  * @env: The load balancing environment.
7232  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7233  */
7234 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7235 {
7236         int busiest_cpu;
7237
7238         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7239                 return 0;
7240
7241         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7242                 return 0;
7243
7244         if (!sds->busiest)
7245                 return 0;
7246
7247         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7248         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7249                 return 0;
7250
7251         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7252                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7253                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7254
7255         return 1;
7256 }
7257
7258 /**
7259  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7260  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7261  *                      load balancing.
7262  * @env: The load balancing environment.
7263  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7264  */
7265 static inline
7266 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7267 {
7268         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7269         unsigned int imbn = 2;
7270         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7271         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7272
7273         local = &sds->local_stat;
7274         busiest = &sds->busiest_stat;
7275
7276         if (!local->sum_nr_running)
7277                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7278         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7279                 imbn = 1;
7280
7281         scaled_busy_load_per_task =
7282                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7283                 busiest->group_capacity;
7284
7285         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7286             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7287                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7288                 return;
7289         }
7290
7291         /*
7292          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7293          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7294          * moving them.
7295          */
7296
7297         capa_now += busiest->group_capacity *
7298                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7299         capa_now += local->group_capacity *
7300                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7301         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7302
7303         /* Amount of load we'd subtract */
7304         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7305                 capa_move += busiest->group_capacity *
7306                             min(busiest->load_per_task,
7307                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7308         }
7309
7310         /* Amount of load we'd add */
7311         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7312             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7313                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7314                       local->group_capacity;
7315         } else {
7316                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7317                       local->group_capacity;
7318         }
7319         capa_move += local->group_capacity *
7320                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7321         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7322
7323         /* Move if we gain throughput */
7324         if (capa_move > capa_now)
7325                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7326 }
7327
7328 /**
7329  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7330  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7331  * @env: load balance environment
7332  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7333  */
7334 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7335 {
7336         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7337         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7338
7339         local = &sds->local_stat;
7340         busiest = &sds->busiest_stat;
7341
7342         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7343                 /*
7344                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7345                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7346                  */
7347                 busiest->load_per_task =
7348                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7349         }
7350
7351         /*
7352          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7353          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7354          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7355          * skipped when updating the busiest sg:
7356          */
7357         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7358             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7359                 env->imbalance = 0;
7360                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7361         }
7362
7363         /*
7364          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7365          */
7366         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7367             local->group_type   == group_overloaded) {
7368                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7369                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7370                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7371                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7372                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7373                 } else
7374                         load_above_capacity = ~0UL;
7375         }
7376
7377         /*
7378          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7379          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7380          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7381          * we also don't want to reduce the group load below the group
7382          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7383          */
7384         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7385
7386         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7387         env->imbalance = min(
7388                 max_pull * busiest->group_capacity,
7389                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7390         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7391
7392         /*
7393          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7394          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7395          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7396          * moved
7397          */
7398         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7399                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7400 }
7401
7402 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7403
7404 /**
7405  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7406  * if there is an imbalance.
7407  *
7408  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7409  * to restore balance.
7410  *
7411  * @env: The load balancing environment.
7412  *
7413  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7414  */
7415 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7416 {
7417         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7418         struct sd_lb_stats sds;
7419
7420         init_sd_lb_stats(&sds);
7421
7422         /*
7423          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7424          * this level.
7425          */
7426         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7427         local = &sds.local_stat;
7428         busiest = &sds.busiest_stat;
7429
7430         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7431         if (check_asym_packing(env, &sds))
7432                 return sds.busiest;
7433
7434         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7435         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7436                 goto out_balanced;
7437
7438         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7439                                                 / sds.total_capacity;
7440
7441         /*
7442          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7443          * work because they assume all things are equal, which typically
7444          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7445          */
7446         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7447                 goto force_balance;
7448
7449         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7450         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7451             busiest->group_no_capacity)
7452                 goto force_balance;
7453
7454         /*
7455          * If the local group is busier than the selected busiest group
7456          * don't try and pull any tasks.
7457          */
7458         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7459                 goto out_balanced;
7460
7461         /*
7462          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7463          * average load.
7464          */
7465         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7466                 goto out_balanced;
7467
7468         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7469                 /*
7470                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7471                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7472                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7473                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7474                  * might end up to just move the imbalance on another group
7475                  */
7476                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7477                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7478                         goto out_balanced;
7479         } else {
7480                 /*
7481                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7482                  * imbalance_pct to be conservative.
7483                  */
7484                 if (100 * busiest->avg_load <=
7485                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7486                         goto out_balanced;
7487         }
7488
7489 force_balance:
7490         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7491         calculate_imbalance(env, &sds);
7492         return sds.busiest;
7493
7494 out_balanced:
7495         env->imbalance = 0;
7496         return NULL;
7497 }
7498
7499 /*
7500  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7501  */
7502 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7503                                      struct sched_group *group)
7504 {
7505         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7506         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7507         int i;
7508
7509         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7510                 unsigned long capacity, wl;
7511                 enum fbq_type rt;
7512
7513                 rq = cpu_rq(i);
7514                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7515
7516                 /*
7517                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7518                  *  - regular: there are !numa tasks
7519                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7520                  *  - all:     there is no distinction
7521                  *
7522                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7523                  * ignore those when there's better options.
7524                  *
7525                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7526                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7527                  * queue by moving tasks around inside the node.
7528                  *
7529                  * If we cannot move enough load due to this classification
7530                  * the next pass will adjust the group classification and
7531                  * allow migration of more tasks.
7532                  *
7533                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7534                  */
7535                 if (rt > env->fbq_type)
7536                         continue;
7537
7538                 capacity = capacity_of(i);
7539
7540                 wl = weighted_cpuload(i);
7541
7542                 /*
7543                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7544                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7545                  */
7546
7547                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7548                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7549                         continue;
7550
7551                 /*
7552                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7553                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7554                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7555                  * potentially running at a lower capacity.
7556                  *
7557                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7558                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7559                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7560                  * our previous maximum.
7561                  */
7562                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7563                         busiest_load = wl;
7564                         busiest_capacity = capacity;
7565                         busiest = rq;
7566                 }
7567         }
7568
7569         return busiest;
7570 }
7571
7572 /*
7573  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7574  * so long as it is large enough.
7575  */
7576 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7577
7578 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7579 {
7580         struct sched_domain *sd = env->sd;
7581
7582         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7583
7584                 /*
7585                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7586                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7587                  * lowest numbered CPUs.
7588                  */
7589                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7590                         return 1;
7591         }
7592
7593         /*
7594          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7595          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7596          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7597          * available on dst_cpu.
7598          */
7599         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7600             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7601                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7602                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7603                         return 1;
7604         }
7605
7606         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7607 }
7608
7609 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7610
7611 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7612 {
7613         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7614         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7615         int cpu, balance_cpu = -1;
7616
7617         /*
7618          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7619          * to do the newly idle load balance.
7620          */
7621         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7622                 return 1;
7623
7624         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7625         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7626         /* Try to find first idle cpu */
7627         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7628                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7629                         continue;
7630
7631                 balance_cpu = cpu;
7632                 break;
7633         }
7634
7635         if (balance_cpu == -1)
7636                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7637
7638         /*
7639          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7640          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7641          */
7642         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7643 }
7644
7645 /*
7646  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7647  * tasks if there is an imbalance.
7648  */
7649 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7650                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7651                         int *continue_balancing)
7652 {
7653         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7654         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7655         struct sched_group *group;
7656         struct rq *busiest;
7657         unsigned long flags;
7658         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7659
7660         struct lb_env env = {
7661                 .sd             = sd,
7662                 .dst_cpu        = this_cpu,
7663                 .dst_rq         = this_rq,
7664                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7665                 .idle           = idle,
7666                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7667                 .cpus           = cpus,
7668                 .fbq_type       = all,
7669                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7670         };
7671
7672         /*
7673          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7674          * other cpus in our group
7675          */
7676         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7677                 env.dst_grpmask = NULL;
7678
7679         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7680
7681         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
7682
7683 redo:
7684         if (!should_we_balance(&env)) {
7685                 *continue_balancing = 0;
7686                 goto out_balanced;
7687         }
7688
7689         group = find_busiest_group(&env);
7690         if (!group) {
7691                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
7692                 goto out_balanced;
7693         }
7694
7695         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7696         if (!busiest) {
7697                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
7698                 goto out_balanced;
7699         }
7700
7701         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7702
7703         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7704
7705         env.src_cpu = busiest->cpu;
7706         env.src_rq = busiest;
7707
7708         ld_moved = 0;
7709         if (busiest->nr_running > 1) {
7710                 /*
7711                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7712                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7713                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7714                  * correctly treated as an imbalance.
7715                  */
7716                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7717                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7718
7719 more_balance:
7720                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7721
7722                 /*
7723                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7724                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7725                  */
7726                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7727
7728                 /*
7729                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7730                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7731                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7732                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7733                  * See task_rq_lock() family for the details.
7734                  */
7735
7736                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7737
7738                 if (cur_ld_moved) {
7739                         attach_tasks(&env);
7740                         ld_moved += cur_ld_moved;
7741                 }
7742
7743                 local_irq_restore(flags);
7744
7745                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7746                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7747                         goto more_balance;
7748                 }
7749
7750                 /*
7751                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7752                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7753                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7754                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7755                  * sched_group.
7756                  *
7757                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7758                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7759                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7760                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7761                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7762                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7763                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7764                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7765                  * This however should not happen so much in practice and
7766                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7767                  * excess load moved.
7768                  */
7769                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7770
7771                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7772                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7773
7774                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7775                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7776                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7777                         env.loop         = 0;
7778                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7779
7780                         /*
7781                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7782                          * need to continue with same src_cpu.
7783                          */
7784                         goto more_balance;
7785                 }
7786
7787                 /*
7788                  * We failed to reach balance because of affinity.
7789                  */
7790                 if (sd_parent) {
7791                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7792
7793                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7794                                 *group_imbalance = 1;
7795                 }
7796
7797                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7798                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7799                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7800                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7801                                 env.loop = 0;
7802                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7803                                 goto redo;
7804                         }
7805                         goto out_all_pinned;
7806                 }
7807         }
7808
7809         if (!ld_moved) {
7810                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
7811                 /*
7812                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7813                  * We do not want newidle balance, which can be very
7814                  * frequent, pollute the failure counter causing
7815                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7816                  */
7817                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7818                         sd->nr_balance_failed++;
7819
7820                 if (need_active_balance(&env)) {
7821                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7822
7823                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7824                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7825                          * moved to this_cpu
7826                          */
7827                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7828                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7829                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7830                                                             flags);
7831                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7832                                 goto out_one_pinned;
7833                         }
7834
7835                         /*
7836                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7837                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7838                          * only after active load balance is finished.
7839                          */
7840                         if (!busiest->active_balance) {
7841                                 busiest->active_balance = 1;
7842                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7843                                 active_balance = 1;
7844                         }
7845                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7846
7847                         if (active_balance) {
7848                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7849                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7850                                         &busiest->active_balance_work);
7851                         }
7852
7853                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7854                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7855                 }
7856         } else
7857                 sd->nr_balance_failed = 0;
7858
7859         if (likely(!active_balance)) {
7860                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7861                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7862         } else {
7863                 /*
7864                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7865                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7866                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7867                  * detach_tasks).
7868                  */
7869                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7870                         sd->balance_interval *= 2;
7871         }
7872
7873         goto out;
7874
7875 out_balanced:
7876         /*
7877          * We reach balance although we may have faced some affinity
7878          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7879          */
7880         if (sd_parent) {
7881                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7882
7883                 if (*group_imbalance)
7884                         *group_imbalance = 0;
7885         }
7886
7887 out_all_pinned:
7888         /*
7889          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7890          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7891          * can try to migrate them.
7892          */
7893         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
7894
7895         sd->nr_balance_failed = 0;
7896
7897 out_one_pinned:
7898         /* tune up the balancing interval */
7899         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7900                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7901                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7902                 sd->balance_interval *= 2;
7903
7904         ld_moved = 0;
7905 out:
7906         return ld_moved;
7907 }
7908
7909 static inline unsigned long
7910 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7911 {
7912         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7913
7914         if (cpu_busy)
7915                 interval *= sd->busy_factor;
7916
7917         /* scale ms to jiffies */
7918         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7919         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7920
7921         return interval;
7922 }
7923
7924 static inline void
7925 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
7926 {
7927         unsigned long interval, next;
7928
7929         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
7930         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
7931         next = sd->last_balance + interval;
7932
7933         if (time_after(*next_balance, next))
7934                 *next_balance = next;
7935 }
7936
7937 /*
7938  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7939  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7940  */
7941 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7942 {
7943         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7944         int this_cpu = this_rq->cpu;
7945         struct sched_domain *sd;
7946         int pulled_task = 0;
7947         u64 curr_cost = 0;
7948
7949         /*
7950          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7951          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7952          */
7953         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7954
7955         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7956             !this_rq->rd->overload) {
7957                 rcu_read_lock();
7958                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7959                 if (sd)
7960                         update_next_balance(sd, &next_balance);
7961                 rcu_read_unlock();
7962
7963                 goto out;
7964         }
7965
7966         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7967
7968         update_blocked_averages(this_cpu);
7969         rcu_read_lock();
7970         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7971                 int continue_balancing = 1;
7972                 u64 t0, domain_cost;
7973
7974                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7975                         continue;
7976
7977                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7978                         update_next_balance(sd, &next_balance);
7979                         break;
7980                 }
7981
7982                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7983                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7984
7985                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7986                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7987                                                    &continue_balancing);
7988
7989                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7990                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7991                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7992
7993                         curr_cost += domain_cost;
7994                 }
7995
7996                 update_next_balance(sd, &next_balance);
7997
7998                 /*
7999                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8000                  * now runnable tasks on this rq.
8001                  */
8002                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8003                         break;
8004         }
8005         rcu_read_unlock();
8006
8007         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8008
8009         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8010                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8011
8012         /*
8013          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8014          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8015          * pretend we pulled a task.
8016          */
8017         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8018                 pulled_task = 1;
8019
8020 out:
8021         /* Move the next balance forward */
8022         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8023                 this_rq->next_balance = next_balance;
8024
8025         /* Is there a task of a high priority class? */
8026         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8027                 pulled_task = -1;
8028
8029         if (pulled_task)
8030                 this_rq->idle_stamp = 0;
8031
8032         return pulled_task;
8033 }
8034
8035 /*
8036  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8037  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8038  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8039  * avoids physical / logical imbalances.
8040  */
8041 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8042 {
8043         struct rq *busiest_rq = data;
8044         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8045         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8046         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8047         struct sched_domain *sd;
8048         struct task_struct *p = NULL;
8049
8050         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8051
8052         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8053         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8054                      !busiest_rq->active_balance))
8055                 goto out_unlock;
8056
8057         /* Is there any task to move? */
8058         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8059                 goto out_unlock;
8060
8061         /*
8062          * This condition is "impossible", if it occurs
8063          * we need to fix it. Originally reported by
8064          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8065          */
8066         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8067
8068         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8069         rcu_read_lock();
8070         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8071                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8072                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8073                                 break;
8074         }
8075
8076         if (likely(sd)) {
8077                 struct lb_env env = {
8078                         .sd             = sd,
8079                         .dst_cpu        = target_cpu,
8080                         .dst_rq         = target_rq,
8081                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8082                         .src_rq         = busiest_rq,
8083                         .idle           = CPU_IDLE,
8084                 };
8085
8086                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8087
8088                 p = detach_one_task(&env);
8089                 if (p) {
8090                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8091                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8092                         sd->nr_balance_failed = 0;
8093                 } else {
8094                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8095                 }
8096         }
8097         rcu_read_unlock();
8098 out_unlock:
8099         busiest_rq->active_balance = 0;
8100         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8101
8102         if (p)
8103                 attach_one_task(target_rq, p);
8104
8105         local_irq_enable();
8106
8107         return 0;
8108 }
8109
8110 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8111 {
8112         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8113 }
8114
8115 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8116 /*
8117  * idle load balancing details
8118  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8119  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8120  *   load balancing for all the idle CPUs.
8121  */
8122 static struct {
8123         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8124         atomic_t nr_cpus;
8125         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8126 } nohz ____cacheline_aligned;
8127
8128 static inline int find_new_ilb(void)
8129 {
8130         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8131
8132         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8133                 return ilb;
8134
8135         return nr_cpu_ids;
8136 }
8137
8138 /*
8139  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8140  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8141  * CPU (if there is one).
8142  */
8143 static void nohz_balancer_kick(void)
8144 {
8145         int ilb_cpu;
8146
8147         nohz.next_balance++;
8148
8149         ilb_cpu = find_new_ilb();
8150
8151         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8152                 return;
8153
8154         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8155                 return;
8156         /*
8157          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8158          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8159          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8160          * will be run before returning from the IPI.
8161          */
8162         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8163         return;
8164 }
8165
8166 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8167 {
8168         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8169                 /*
8170                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8171                  */
8172                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8173                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8174                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8175                 }
8176                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8177         }
8178 }
8179
8180 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8181 {
8182         struct sched_domain *sd;
8183         int cpu = smp_processor_id();
8184
8185         rcu_read_lock();
8186         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8187
8188         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8189                 goto unlock;
8190         sd->nohz_idle = 0;
8191
8192         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8193 unlock:
8194         rcu_read_unlock();
8195 }
8196
8197 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8198 {
8199         struct sched_domain *sd;
8200         int cpu = smp_processor_id();
8201
8202         rcu_read_lock();
8203         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8204
8205         if (!sd || sd->nohz_idle)
8206                 goto unlock;
8207         sd->nohz_idle = 1;
8208
8209         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8210 unlock:
8211         rcu_read_unlock();
8212 }
8213
8214 /*
8215  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8216  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8217  */
8218 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8219 {
8220         /*
8221          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8222          */
8223         if (!cpu_active(cpu))
8224                 return;
8225
8226         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8227                 return;
8228
8229         /*
8230          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8231          */
8232         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8233                 return;
8234
8235         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8236         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8237         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8238 }
8239 #endif
8240
8241 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8242
8243 /*
8244  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8245  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8246  */
8247 void update_max_interval(void)
8248 {
8249         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8250 }
8251
8252 /*
8253  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8254  * and initiates a balancing operation if so.
8255  *
8256  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8257  */
8258 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8259 {
8260         int continue_balancing = 1;
8261         int cpu = rq->cpu;
8262         unsigned long interval;
8263         struct sched_domain *sd;
8264         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8265         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8266         int update_next_balance = 0;
8267         int need_serialize, need_decay = 0;
8268         u64 max_cost = 0;
8269
8270         update_blocked_averages(cpu);
8271
8272         rcu_read_lock();
8273         for_each_domain(cpu, sd) {
8274                 /*
8275                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8276                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8277                  */
8278                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8279                         sd->max_newidle_lb_cost =
8280                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8281                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8282                         need_decay = 1;
8283                 }
8284                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8285
8286                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8287                         continue;
8288
8289                 /*
8290                  * Stop the load balance at this level. There is another
8291                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8292                  * actively.
8293                  */
8294                 if (!continue_balancing) {
8295                         if (need_decay)
8296                                 continue;
8297                         break;
8298                 }
8299
8300                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8301
8302                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8303                 if (need_serialize) {
8304                         if (!spin_trylock(&balancing))
8305                                 goto out;
8306                 }
8307
8308                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8309                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8310                                 /*
8311                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8312                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8313                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8314                                  */
8315                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8316                         }
8317                         sd->last_balance = jiffies;
8318                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8319                 }
8320                 if (need_serialize)
8321                         spin_unlock(&balancing);
8322 out:
8323                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8324                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8325                         update_next_balance = 1;
8326                 }
8327         }
8328         if (need_decay) {
8329                 /*
8330                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8331                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8332                  */
8333                 rq->max_idle_balance_cost =
8334                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8335         }
8336         rcu_read_unlock();
8337
8338         /*
8339          * next_balance will be updated only when there is a need.
8340          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8341          * updated.
8342          */
8343         if (likely(update_next_balance)) {
8344                 rq->next_balance = next_balance;
8345
8346 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8347                 /*
8348                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8349                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8350                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8351                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8352                  * balance for itself and we need to update the
8353                  * nohz.next_balance accordingly.
8354                  */
8355                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8356                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8357 #endif
8358         }
8359 }
8360
8361 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8362 /*
8363  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8364  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8365  */
8366 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8367 {
8368         int this_cpu = this_rq->cpu;
8369         struct rq *rq;
8370         int balance_cpu;
8371         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8372         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8373         int update_next_balance = 0;
8374
8375         if (idle != CPU_IDLE ||
8376             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8377                 goto end;
8378
8379         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8380                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8381                         continue;
8382
8383                 /*
8384                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8385                  * work being done for other cpus. Next load
8386                  * balancing owner will pick it up.
8387                  */
8388                 if (need_resched())
8389                         break;
8390
8391                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8392
8393                 /*
8394                  * If time for next balance is due,
8395                  * do the balance.
8396                  */
8397                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8398                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8399                         update_rq_clock(rq);
8400                         cpu_load_update_idle(rq);
8401                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8402                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8403                 }
8404
8405                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8406                         next_balance = rq->next_balance;
8407                         update_next_balance = 1;
8408                 }
8409         }
8410
8411         /*
8412          * next_balance will be updated only when there is a need.
8413          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8414          * updated.
8415          */
8416         if (likely(update_next_balance))
8417                 nohz.next_balance = next_balance;
8418 end:
8419         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8420 }
8421
8422 /*
8423  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8424  * of an idle cpu in the system.
8425  *   - This rq has more than one task.
8426  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8427  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8428  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8429  *     multiple busy cpu.
8430  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8431  *     domain span are idle.
8432  */
8433 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8434 {
8435         unsigned long now = jiffies;
8436         struct sched_domain_shared *sds;
8437         struct sched_domain *sd;
8438         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8439         bool kick = false;
8440
8441         if (unlikely(rq->idle_balance))
8442                 return false;
8443
8444        /*
8445         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8446         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8447         */
8448         set_cpu_sd_state_busy();
8449         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8450
8451         /*
8452          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8453          * balancing.
8454          */
8455         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8456                 return false;
8457
8458         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8459                 return false;
8460
8461         if (rq->nr_running >= 2)
8462                 return true;
8463
8464         rcu_read_lock();
8465         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8466         if (sds) {
8467                 /*
8468                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8469                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8470                  */
8471                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8472                 if (nr_busy > 1) {
8473                         kick = true;
8474                         goto unlock;
8475                 }
8476
8477         }
8478
8479         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8480         if (sd) {
8481                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8482                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8483                         kick = true;
8484                         goto unlock;
8485                 }
8486         }
8487
8488         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8489         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8490                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8491                 kick = true;
8492                 goto unlock;
8493         }
8494
8495 unlock:
8496         rcu_read_unlock();
8497         return kick;
8498 }
8499 #else
8500 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8501 #endif
8502
8503 /*
8504  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8505  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8506  */
8507 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8508 {
8509         struct rq *this_rq = this_rq();
8510         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8511                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8512
8513         /*
8514          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8515          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8516          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8517          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8518          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8519          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8520          */
8521         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8522         rebalance_domains(this_rq, idle);
8523 }
8524
8525 /*
8526  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8527  */
8528 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8529 {
8530         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8531         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8532                 return;
8533
8534         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8535                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8536 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8537         if (nohz_kick_needed(rq))
8538                 nohz_balancer_kick();
8539 #endif
8540 }
8541
8542 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8543 {
8544         update_sysctl();
8545
8546         update_runtime_enabled(rq);
8547 }
8548
8549 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8550 {
8551         update_sysctl();
8552
8553         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8554         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8555 }
8556
8557 #endif /* CONFIG_SMP */
8558
8559 /*
8560  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8561  */
8562 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8563 {
8564         struct cfs_rq *cfs_rq;
8565         struct sched_entity *se = &curr->se;
8566
8567         for_each_sched_entity(se) {
8568                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8569                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8570         }
8571
8572         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8573                 task_tick_numa(rq, curr);
8574 }
8575
8576 /*
8577  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8578  *  - child not yet on the tasklist
8579  *  - preemption disabled
8580  */
8581 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8582 {
8583         struct cfs_rq *cfs_rq;
8584         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8585         struct rq *rq = this_rq();
8586
8587         raw_spin_lock(&rq->lock);
8588         update_rq_clock(rq);
8589
8590         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8591         curr = cfs_rq->curr;
8592         if (curr) {
8593                 update_curr(cfs_rq);
8594                 se->vruntime = curr->vruntime;
8595         }
8596         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8597
8598         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8599                 /*
8600                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8601                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8602                  */
8603                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8604                 resched_curr(rq);
8605         }
8606
8607         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8608         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8609 }
8610
8611 /*
8612  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8613  * the current task.
8614  */
8615 static void
8616 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8617 {
8618         if (!task_on_rq_queued(p))
8619                 return;
8620
8621         /*
8622          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8623          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8624          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8625          */
8626         if (rq->curr == p) {
8627                 if (p->prio > oldprio)
8628                         resched_curr(rq);
8629         } else
8630                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8631 }
8632
8633 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8634 {
8635         struct sched_entity *se = &p->se;
8636
8637         /*
8638          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8639          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8640          * vruntime.
8641          */
8642         if (p->on_rq)
8643                 return true;
8644
8645         /*
8646          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8647          * But there are some cases where it has already been normalized:
8648          *
8649          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8650          *   wake_up_new_task().
8651          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8652          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8653          */
8654         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8655                 return true;
8656
8657         return false;
8658 }
8659
8660 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8661 {
8662         struct sched_entity *se = &p->se;
8663         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8664         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8665
8666         if (!vruntime_normalized(p)) {
8667                 /*
8668                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8669                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8670                  */
8671                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8672                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8673         }
8674
8675         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8676         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8677         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8678         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8679 }
8680
8681 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8682 {
8683         struct sched_entity *se = &p->se;
8684         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8685         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8686
8687 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8688         /*
8689          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8690          * class maintain depth value), reset depth properly.
8691          */
8692         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8693 #endif
8694
8695         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8696         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8697         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8698         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8699
8700         if (!vruntime_normalized(p))
8701                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8702 }
8703
8704 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8705 {
8706         detach_task_cfs_rq(p);
8707 }
8708
8709 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8710 {
8711         attach_task_cfs_rq(p);
8712
8713         if (task_on_rq_queued(p)) {
8714                 /*
8715                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8716                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8717                  * if we can still preempt the current task.
8718                  */
8719                 if (rq->curr == p)
8720                         resched_curr(rq);
8721                 else
8722                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8723         }
8724 }
8725
8726 /* Account for a task changing its policy or group.
8727  *
8728  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8729  * migrates between groups/classes.
8730  */
8731 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8732 {
8733         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8734
8735         for_each_sched_entity(se) {
8736                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8737
8738                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8739                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8740                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8741         }
8742 }
8743
8744 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8745 {
8746         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8747         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8748 #ifndef CONFIG_64BIT
8749         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8750 #endif
8751 #ifdef CONFIG_SMP
8752         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8753         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8754 #endif
8755 }
8756
8757 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8758 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8759 {
8760         struct sched_entity *se = &p->se;
8761
8762         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8763         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8764 }
8765
8766 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8767 {
8768         detach_task_cfs_rq(p);
8769         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8770
8771 #ifdef CONFIG_SMP
8772         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8773         p->se.avg.last_update_time = 0;
8774 #endif
8775         attach_task_cfs_rq(p);
8776 }
8777
8778 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8779 {
8780         switch (type) {
8781         case TASK_SET_GROUP:
8782                 task_set_group_fair(p);
8783                 break;
8784
8785         case TASK_MOVE_GROUP:
8786                 task_move_group_fair(p);
8787                 break;
8788         }
8789 }
8790
8791 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8792 {
8793         int i;
8794
8795         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8796
8797         for_each_possible_cpu(i) {
8798                 if (tg->cfs_rq)
8799                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8800                 if (tg->se)
8801                         kfree(tg->se[i]);
8802         }
8803
8804         kfree(tg->cfs_rq);
8805         kfree(tg->se);
8806 }
8807
8808 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8809 {
8810         struct sched_entity *se;
8811         struct cfs_rq *cfs_rq;
8812         struct rq *rq;
8813         int i;
8814
8815         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8816         if (!tg->cfs_rq)
8817                 goto err;
8818         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8819         if (!tg->se)
8820                 goto err;
8821
8822         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8823
8824         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8825
8826         for_each_possible_cpu(i) {
8827                 rq = cpu_rq(i);
8828
8829                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8830                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8831                 if (!cfs_rq)
8832                         goto err;
8833
8834                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8835                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8836                 if (!se)
8837                         goto err_free_rq;
8838
8839                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8840                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8841                 init_entity_runnable_average(se);
8842         }
8843
8844         return 1;
8845
8846 err_free_rq:
8847         kfree(cfs_rq);
8848 err:
8849         return 0;
8850 }
8851
8852 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8853 {
8854         struct sched_entity *se;
8855         struct rq *rq;
8856         int i;
8857
8858         for_each_possible_cpu(i) {
8859                 rq = cpu_rq(i);
8860                 se = tg->se[i];
8861
8862                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8863                 post_init_entity_util_avg(se);
8864                 sync_throttle(tg, i);
8865                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8866         }
8867 }
8868
8869 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8870 {
8871         unsigned long flags;
8872         struct rq *rq;
8873         int cpu;
8874
8875         for_each_possible_cpu(cpu) {
8876                 if (tg->se[cpu])
8877                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8878
8879                 /*
8880                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8881                  * check on_list without danger of it being re-added.
8882                  */
8883                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8884                         continue;
8885
8886                 rq = cpu_rq(cpu);
8887
8888                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8889                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8890                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8891         }
8892 }
8893
8894 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8895                         struct sched_entity *se, int cpu,
8896                         struct sched_entity *parent)
8897 {
8898         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8899
8900         cfs_rq->tg = tg;
8901         cfs_rq->rq = rq;
8902         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8903
8904         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8905         tg->se[cpu] = se;
8906
8907         /* se could be NULL for root_task_group */
8908         if (!se)
8909                 return;
8910
8911         if (!parent) {
8912                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8913                 se->depth = 0;
8914         } else {
8915                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8916                 se->depth = parent->depth + 1;
8917         }
8918
8919         se->my_q = cfs_rq;
8920         /* guarantee group entities always have weight */
8921         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8922         se->parent = parent;
8923 }
8924
8925 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8926
8927 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8928 {
8929         int i;
8930         unsigned long flags;
8931
8932         /*
8933          * We can't change the weight of the root cgroup.
8934          */
8935         if (!tg->se[0])
8936                 return -EINVAL;
8937
8938         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8939
8940         mutex_lock(&shares_mutex);
8941         if (tg->shares == shares)
8942                 goto done;
8943
8944         tg->shares = shares;
8945         for_each_possible_cpu(i) {
8946                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8947                 struct sched_entity *se;
8948
8949                 se = tg->se[i];
8950                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8951                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8952
8953                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8954                 update_rq_clock(rq);
8955                 for_each_sched_entity(se)
8956                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8957                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8958         }
8959
8960 done:
8961         mutex_unlock(&shares_mutex);
8962         return 0;
8963 }
8964 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8965
8966 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8967
8968 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8969 {
8970         return 1;
8971 }
8972
8973 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8974
8975 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8976
8977 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8978
8979
8980 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8981 {
8982         struct sched_entity *se = &task->se;
8983         unsigned int rr_interval = 0;
8984
8985         /*
8986          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8987          * idle runqueue:
8988          */
8989         if (rq->cfs.load.weight)
8990                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8991
8992         return rr_interval;
8993 }
8994
8995 /*
8996  * All the scheduling class methods:
8997  */
8998 const struct sched_class fair_sched_class = {
8999         .next                   = &idle_sched_class,
9000         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9001         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9002         .yield_task             = yield_task_fair,
9003         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9004
9005         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9006
9007         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9008         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9009
9010 #ifdef CONFIG_SMP
9011         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9012         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9013
9014         .rq_online              = rq_online_fair,
9015         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9016
9017         .task_dead              = task_dead_fair,
9018         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9019 #endif
9020
9021         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9022         .task_tick              = task_tick_fair,
9023         .task_fork              = task_fork_fair,
9024
9025         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9026         .switched_from          = switched_from_fair,
9027         .switched_to            = switched_to_fair,
9028
9029         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9030
9031         .update_curr            = update_curr_fair,
9032
9033 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9034         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9035 #endif
9036 };
9037
9038 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9039 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9040 {
9041         struct cfs_rq *cfs_rq;
9042
9043         rcu_read_lock();
9044         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9045                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9046         rcu_read_unlock();
9047 }
9048
9049 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9050 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9051 {
9052         int node;
9053         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9054
9055         for_each_online_node(node) {
9056                 if (p->numa_faults) {
9057                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9058                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9059                 }
9060                 if (p->numa_group) {
9061                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9062                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9063                 }
9064                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9065         }
9066 }
9067 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9068 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9069
9070 __init void init_sched_fair_class(void)
9071 {
9072 #ifdef CONFIG_SMP
9073         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9074
9075 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9076         nohz.next_balance = jiffies;
9077         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9078 #endif
9079 #endif /* SMP */
9080
9081 }