Merge branch 'sched-urgent-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
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         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
266         return container_of(se, struct task_struct, se);
267 }
268
269 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
270 #define for_each_sched_entity(se) \
271                 for (; se; se = se->parent)
272
273 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
274 {
275         return p->se.cfs_rq;
276 }
277
278 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
279 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
280 {
281         return se->cfs_rq;
282 }
283
284 /* runqueue "owned" by this group */
285 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
286 {
287         return grp->my_q;
288 }
289
290 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
291 {
292         if (!cfs_rq->on_list) {
293                 /*
294                  * Ensure we either appear before our parent (if already
295                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
296                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
297                  * reduces this to two cases.
298                  */
299                 if (cfs_rq->tg->parent &&
300                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
301                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 } else {
304                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
305                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
306                 }
307
308                 cfs_rq->on_list = 1;
309         }
310 }
311
312 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         if (cfs_rq->on_list) {
315                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
316                 cfs_rq->on_list = 0;
317         }
318 }
319
320 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
321 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
322         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
323
324 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
325 static inline struct cfs_rq *
326 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
327 {
328         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
329                 return se->cfs_rq;
330
331         return NULL;
332 }
333
334 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
335 {
336         return se->parent;
337 }
338
339 static void
340 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
341 {
342         int se_depth, pse_depth;
343
344         /*
345          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
346          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
347          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
348          * parent.
349          */
350
351         /* First walk up until both entities are at same depth */
352         se_depth = (*se)->depth;
353         pse_depth = (*pse)->depth;
354
355         while (se_depth > pse_depth) {
356                 se_depth--;
357                 *se = parent_entity(*se);
358         }
359
360         while (pse_depth > se_depth) {
361                 pse_depth--;
362                 *pse = parent_entity(*pse);
363         }
364
365         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
366                 *se = parent_entity(*se);
367                 *pse = parent_entity(*pse);
368         }
369 }
370
371 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
372
373 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
374 {
375         return container_of(se, struct task_struct, se);
376 }
377
378 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
379 {
380         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
381 }
382
383 #define entity_is_task(se)      1
384
385 #define for_each_sched_entity(se) \
386                 for (; se; se = NULL)
387
388 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
389 {
390         return &task_rq(p)->cfs;
391 }
392
393 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
394 {
395         struct task_struct *p = task_of(se);
396         struct rq *rq = task_rq(p);
397
398         return &rq->cfs;
399 }
400
401 /* runqueue "owned" by this group */
402 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
403 {
404         return NULL;
405 }
406
407 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
412 {
413 }
414
415 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
416                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
417
418 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
419 {
420         return NULL;
421 }
422
423 static inline void
424 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
425 {
426 }
427
428 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
429
430 static __always_inline
431 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
432
433 /**************************************************************
434  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
435  */
436
437 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
438 {
439         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
440         if (delta > 0)
441                 max_vruntime = vruntime;
442
443         return max_vruntime;
444 }
445
446 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
447 {
448         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
449         if (delta < 0)
450                 min_vruntime = vruntime;
451
452         return min_vruntime;
453 }
454
455 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
456                                 struct sched_entity *b)
457 {
458         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
459 }
460
461 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
464
465         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
466
467         if (curr) {
468                 if (curr->on_rq)
469                         vruntime = curr->vruntime;
470                 else
471                         curr = NULL;
472         }
473
474         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
475                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
476                                                    struct sched_entity,
477                                                    run_node);
478
479                 if (!curr)
480                         vruntime = se->vruntime;
481                 else
482                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
483         }
484
485         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
486         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
487 #ifndef CONFIG_64BIT
488         smp_wmb();
489         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
490 #endif
491 }
492
493 /*
494  * Enqueue an entity into the rb-tree:
495  */
496 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
497 {
498         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
499         struct rb_node *parent = NULL;
500         struct sched_entity *entry;
501         int leftmost = 1;
502
503         /*
504          * Find the right place in the rbtree:
505          */
506         while (*link) {
507                 parent = *link;
508                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
509                 /*
510                  * We dont care about collisions. Nodes with
511                  * the same key stay together.
512                  */
513                 if (entity_before(se, entry)) {
514                         link = &parent->rb_left;
515                 } else {
516                         link = &parent->rb_right;
517                         leftmost = 0;
518                 }
519         }
520
521         /*
522          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
523          * used):
524          */
525         if (leftmost)
526                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
527
528         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
529         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
530 }
531
532 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
533 {
534         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
535                 struct rb_node *next_node;
536
537                 next_node = rb_next(&se->run_node);
538                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
539         }
540
541         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
542 }
543
544 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
545 {
546         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
547
548         if (!left)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
555 {
556         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
557
558         if (!next)
559                 return NULL;
560
561         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
562 }
563
564 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
565 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
566 {
567         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
568
569         if (!last)
570                 return NULL;
571
572         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
573 }
574
575 /**************************************************************
576  * Scheduling class statistics methods:
577  */
578
579 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
580                 void __user *buffer, size_t *lenp,
581                 loff_t *ppos)
582 {
583         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
584         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
585
586         if (ret || !write)
587                 return ret;
588
589         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
590                                         sysctl_sched_min_granularity);
591
592 #define WRT_SYSCTL(name) \
593         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
594         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
595         WRT_SYSCTL(sched_latency);
596         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
597 #undef WRT_SYSCTL
598
599         return 0;
600 }
601 #endif
602
603 /*
604  * delta /= w
605  */
606 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
607 {
608         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
609                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
610
611         return delta;
612 }
613
614 /*
615  * The idea is to set a period in which each task runs once.
616  *
617  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
618  * this period because otherwise the slices get too small.
619  *
620  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
621  */
622 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
623 {
624         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
625                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
626         else
627                 return sysctl_sched_latency;
628 }
629
630 /*
631  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
632  * proportional to the weight.
633  *
634  * s = p*P[w/rw]
635  */
636 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
637 {
638         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
639
640         for_each_sched_entity(se) {
641                 struct load_weight *load;
642                 struct load_weight lw;
643
644                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
645                 load = &cfs_rq->load;
646
647                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
648                         lw = cfs_rq->load;
649
650                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
651                         load = &lw;
652                 }
653                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
654         }
655         return slice;
656 }
657
658 /*
659  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
660  *
661  * vs = s/w
662  */
663 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
664 {
665         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
666 }
667
668 #ifdef CONFIG_SMP
669 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
670 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
671
672 /*
673  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
674  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
675  * dependent on this value.
676  */
677 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
678 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
679 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
680
681 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
682 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
683 {
684         struct sched_avg *sa = &se->avg;
685
686         sa->last_update_time = 0;
687         /*
688          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
689          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
690          * will definitely be update (after enqueue).
691          */
692         sa->period_contrib = 1023;
693         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
694         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
695         /*
696          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
697          */
698         sa->util_avg = 0;
699         sa->util_sum = 0;
700         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
701 }
702
703 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
704 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
705 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force);
706 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
707
708 /*
709  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
710  * based on the cfs_rq's current util_avg:
711  *
712  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
713  *
714  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
715  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
716  * as when the series is a harmonic series.
717  *
718  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
719  * only 1/2 of the left utilization budget:
720  *
721  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
722  *
723  * where n denotes the nth task.
724  *
725  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
726  *
727  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
728  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
729  *
730  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
731  * if util_avg > util_avg_cap.
732  */
733 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
734 {
735         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
736         struct sched_avg *sa = &se->avg;
737         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
738         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
739
740         if (cap > 0) {
741                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
742                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
743                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
744
745                         if (sa->util_avg > cap)
746                                 sa->util_avg = cap;
747                 } else {
748                         sa->util_avg = cap;
749                 }
750                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
751         }
752
753         if (entity_is_task(se)) {
754                 struct task_struct *p = task_of(se);
755                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
756                         /*
757                          * For !fair tasks do:
758                          *
759                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
760                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
761                         switched_from_fair(rq, p);
762                          *
763                          * such that the next switched_to_fair() has the
764                          * expected state.
765                          */
766                         se->avg.last_update_time = now;
767                         return;
768                 }
769         }
770
771         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
772         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
773         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
774 }
775
776 #else /* !CONFIG_SMP */
777 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
778 {
779 }
780 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
781 {
782 }
783 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
784 {
785 }
786 #endif /* CONFIG_SMP */
787
788 /*
789  * Update the current task's runtime statistics.
790  */
791 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
792 {
793         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
794         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
795         u64 delta_exec;
796
797         if (unlikely(!curr))
798                 return;
799
800         delta_exec = now - curr->exec_start;
801         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
802                 return;
803
804         curr->exec_start = now;
805
806         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
807                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
808
809         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
810         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
811
812         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
813         update_min_vruntime(cfs_rq);
814
815         if (entity_is_task(curr)) {
816                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
817
818                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
819                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
820                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
821         }
822
823         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
824 }
825
826 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
827 {
828         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
829 }
830
831 static inline void
832 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
833 {
834         u64 wait_start, prev_wait_start;
835
836         if (!schedstat_enabled())
837                 return;
838
839         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
840         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
841
842         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
843             likely(wait_start > prev_wait_start))
844                 wait_start -= prev_wait_start;
845
846         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
847 }
848
849 static inline void
850 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
851 {
852         struct task_struct *p;
853         u64 delta;
854
855         if (!schedstat_enabled())
856                 return;
857
858         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
859
860         if (entity_is_task(se)) {
861                 p = task_of(se);
862                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
863                         /*
864                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
865                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
866                          * prior to migration.
867                          */
868                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
869                         return;
870                 }
871                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
872         }
873
874         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
875                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
876         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
877         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
878         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
879 }
880
881 static inline void
882 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
883 {
884         struct task_struct *tsk = NULL;
885         u64 sleep_start, block_start;
886
887         if (!schedstat_enabled())
888                 return;
889
890         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
891         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
892
893         if (entity_is_task(se))
894                 tsk = task_of(se);
895
896         if (sleep_start) {
897                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
898
899                 if ((s64)delta < 0)
900                         delta = 0;
901
902                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
903                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
904
905                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
906                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
907
908                 if (tsk) {
909                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
910                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
911                 }
912         }
913         if (block_start) {
914                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
915
916                 if ((s64)delta < 0)
917                         delta = 0;
918
919                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
920                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
921
922                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
923                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
924
925                 if (tsk) {
926                         if (tsk->in_iowait) {
927                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
928                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
929                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
930                         }
931
932                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
933
934                         /*
935                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
936                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
937                          * amount of time that the task spent sleeping:
938                          */
939                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
940                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
941                                                 (void *)get_wchan(tsk),
942                                                 delta >> 20);
943                         }
944                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
945                 }
946         }
947 }
948
949 /*
950  * Task is being enqueued - update stats:
951  */
952 static inline void
953 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
954 {
955         if (!schedstat_enabled())
956                 return;
957
958         /*
959          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
960          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
961          */
962         if (se != cfs_rq->curr)
963                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
964
965         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
966                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
967 }
968
969 static inline void
970 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
971 {
972
973         if (!schedstat_enabled())
974                 return;
975
976         /*
977          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
978          * waiting task:
979          */
980         if (se != cfs_rq->curr)
981                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
982
983         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
984                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
985
986                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
987                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
988                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
989                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
990                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
991                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
992         }
993 }
994
995 /*
996  * We are picking a new current task - update its stats:
997  */
998 static inline void
999 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1000 {
1001         /*
1002          * We are starting a new run period:
1003          */
1004         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1005 }
1006
1007 /**************************************************
1008  * Scheduling class queueing methods:
1009  */
1010
1011 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1012 /*
1013  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1014  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1015  * numa_balancing_scan_size.
1016  */
1017 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1018 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1019
1020 /* Portion of address space to scan in MB */
1021 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1022
1023 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1024 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1025
1026 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1027 {
1028         unsigned long rss = 0;
1029         unsigned long nr_scan_pages;
1030
1031         /*
1032          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1033          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1034          * on resident pages
1035          */
1036         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1037         rss = get_mm_rss(p->mm);
1038         if (!rss)
1039                 rss = nr_scan_pages;
1040
1041         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1042         return rss / nr_scan_pages;
1043 }
1044
1045 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1046 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1047
1048 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1049 {
1050         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1051         unsigned int scan, floor;
1052         unsigned int windows = 1;
1053
1054         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1055                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1056         floor = 1000 / windows;
1057
1058         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1059         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1060 }
1061
1062 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1063 {
1064         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1065         unsigned int smax;
1066
1067         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1068         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1069         return max(smin, smax);
1070 }
1071
1072 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1073 {
1074         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1075         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1076 }
1077
1078 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1079 {
1080         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1081         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1082 }
1083
1084 struct numa_group {
1085         atomic_t refcount;
1086
1087         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1088         int nr_tasks;
1089         pid_t gid;
1090         int active_nodes;
1091
1092         struct rcu_head rcu;
1093         unsigned long total_faults;
1094         unsigned long max_faults_cpu;
1095         /*
1096          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1097          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1098          * more by CPU use than by memory faults.
1099          */
1100         unsigned long *faults_cpu;
1101         unsigned long faults[0];
1102 };
1103
1104 /* Shared or private faults. */
1105 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1106
1107 /* Memory and CPU locality */
1108 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1109
1110 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1111 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1112
1113 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1114 {
1115         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1116 }
1117
1118 /*
1119  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1120  * occupy the first half of the array. The second half of the
1121  * array is for current counters, which are averaged into the
1122  * first set by task_numa_placement.
1123  */
1124 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1125 {
1126         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1127 }
1128
1129 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1130 {
1131         if (!p->numa_faults)
1132                 return 0;
1133
1134         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1135                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1136 }
1137
1138 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1139 {
1140         if (!p->numa_group)
1141                 return 0;
1142
1143         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1144                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1145 }
1146
1147 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1148 {
1149         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1150                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1151 }
1152
1153 /*
1154  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1155  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1156  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1157  */
1158 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1159
1160 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1161 {
1162         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1163 }
1164
1165 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1166 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1167                                         int maxdist, bool task)
1168 {
1169         unsigned long score = 0;
1170         int node;
1171
1172         /*
1173          * All nodes are directly connected, and the same distance
1174          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1175          */
1176         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1177                 return 0;
1178
1179         /*
1180          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1181          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1182          */
1183         for_each_online_node(node) {
1184                 unsigned long faults;
1185                 int dist = node_distance(nid, node);
1186
1187                 /*
1188                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1189                  * for placement; nid was already counted.
1190                  */
1191                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1192                         continue;
1193
1194                 /*
1195                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1196                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1197                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1198                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1199                  * of each group. Skip other nodes.
1200                  */
1201                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1202                                         dist > maxdist)
1203                         continue;
1204
1205                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1206                 if (task)
1207                         faults = task_faults(p, node);
1208                 else
1209                         faults = group_faults(p, node);
1210
1211                 /*
1212                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1213                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1214                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1215                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1216                  * The further away a node is, the less the faults count.
1217                  * This seems to result in good task placement.
1218                  */
1219                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1220                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1221                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1222                 }
1223
1224                 score += faults;
1225         }
1226
1227         return score;
1228 }
1229
1230 /*
1231  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1232  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1233  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1234  * evenly spread out between numa nodes.
1235  */
1236 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1237                                         int dist)
1238 {
1239         unsigned long faults, total_faults;
1240
1241         if (!p->numa_faults)
1242                 return 0;
1243
1244         total_faults = p->total_numa_faults;
1245
1246         if (!total_faults)
1247                 return 0;
1248
1249         faults = task_faults(p, nid);
1250         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1251
1252         return 1000 * faults / total_faults;
1253 }
1254
1255 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1256                                          int dist)
1257 {
1258         unsigned long faults, total_faults;
1259
1260         if (!p->numa_group)
1261                 return 0;
1262
1263         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1264
1265         if (!total_faults)
1266                 return 0;
1267
1268         faults = group_faults(p, nid);
1269         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1270
1271         return 1000 * faults / total_faults;
1272 }
1273
1274 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1275                                 int src_nid, int dst_cpu)
1276 {
1277         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1278         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1279         int last_cpupid, this_cpupid;
1280
1281         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1282
1283         /*
1284          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1285          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1286          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1287          *
1288          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1289          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1290          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1291          *
1292          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1293          * same result twice in a row, given these samples are fully
1294          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1295          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1296          *
1297          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1298          * act on an unlikely task<->page relation.
1299          */
1300         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1301         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1302                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1303                 return false;
1304
1305         /* Always allow migrate on private faults */
1306         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1307                 return true;
1308
1309         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1310         if (!ng)
1311                 return true;
1312
1313         /*
1314          * Destination node is much more heavily used than the source
1315          * node? Allow migration.
1316          */
1317         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1318                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1319                 return true;
1320
1321         /*
1322          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1323          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1324          *
1325          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1326          * --------------- * - > ---------------
1327          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1328          */
1329         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1330                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1331 }
1332
1333 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1334 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1335 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1336 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1337 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1338
1339 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1340 struct numa_stats {
1341         unsigned long nr_running;
1342         unsigned long load;
1343
1344         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1345         unsigned long compute_capacity;
1346
1347         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1348         unsigned long task_capacity;
1349         int has_free_capacity;
1350 };
1351
1352 /*
1353  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1354  */
1355 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1356 {
1357         int smt, cpu, cpus = 0;
1358         unsigned long capacity;
1359
1360         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1361         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1362                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1363
1364                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1365                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1366                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1367
1368                 cpus++;
1369         }
1370
1371         /*
1372          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1373          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1374          * not find this node attractive.
1375          *
1376          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1377          * imbalance and bail there.
1378          */
1379         if (!cpus)
1380                 return;
1381
1382         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1383         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1384         capacity = cpus / smt; /* cores */
1385
1386         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1387                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1388         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1389 }
1390
1391 struct task_numa_env {
1392         struct task_struct *p;
1393
1394         int src_cpu, src_nid;
1395         int dst_cpu, dst_nid;
1396
1397         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1398
1399         int imbalance_pct;
1400         int dist;
1401
1402         struct task_struct *best_task;
1403         long best_imp;
1404         int best_cpu;
1405 };
1406
1407 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1408                              struct task_struct *p, long imp)
1409 {
1410         if (env->best_task)
1411                 put_task_struct(env->best_task);
1412         if (p)
1413                 get_task_struct(p);
1414
1415         env->best_task = p;
1416         env->best_imp = imp;
1417         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1418 }
1419
1420 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1421                                 struct task_numa_env *env)
1422 {
1423         long imb, old_imb;
1424         long orig_src_load, orig_dst_load;
1425         long src_capacity, dst_capacity;
1426
1427         /*
1428          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1429          *
1430          * src_load        dst_load
1431          * ------------ vs ---------
1432          * src_capacity    dst_capacity
1433          */
1434         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1435         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1436
1437         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1438         if (dst_load < src_load)
1439                 swap(dst_load, src_load);
1440
1441         /* Is the difference below the threshold? */
1442         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1443               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1444         if (imb <= 0)
1445                 return false;
1446
1447         /*
1448          * The imbalance is above the allowed threshold.
1449          * Compare it with the old imbalance.
1450          */
1451         orig_src_load = env->src_stats.load;
1452         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1453
1454         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1455                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1456
1457         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1458                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1459
1460         /* Would this change make things worse? */
1461         return (imb > old_imb);
1462 }
1463
1464 /*
1465  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1466  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1467  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1468  * be exchanged with the source task
1469  */
1470 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1471                               long taskimp, long groupimp)
1472 {
1473         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1474         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1475         struct task_struct *cur;
1476         long src_load, dst_load;
1477         long load;
1478         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1479         long moveimp = imp;
1480         int dist = env->dist;
1481
1482         rcu_read_lock();
1483         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1484         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1485                 cur = NULL;
1486
1487         /*
1488          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1489          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1490          */
1491         if (cur == env->p)
1492                 goto unlock;
1493
1494         /*
1495          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1496          * source and destination node. Calculate the total differential for
1497          * the source task and potential destination task. The more negative
1498          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1499          * be incurred if the tasks were swapped.
1500          */
1501         if (cur) {
1502                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1503                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1504                         goto unlock;
1505
1506                 /*
1507                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1508                  * in any group then look only at task weights.
1509                  */
1510                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1511                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1512                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1513                         /*
1514                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1515                          * tasks within a group over tiny differences.
1516                          */
1517                         if (cur->numa_group)
1518                                 imp -= imp/16;
1519                 } else {
1520                         /*
1521                          * Compare the group weights. If a task is all by
1522                          * itself (not part of a group), use the task weight
1523                          * instead.
1524                          */
1525                         if (cur->numa_group)
1526                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1527                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1528                         else
1529                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1530                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1531                 }
1532         }
1533
1534         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1535                 goto unlock;
1536
1537         if (!cur) {
1538                 /* Is there capacity at our destination? */
1539                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1540                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1541                         goto unlock;
1542
1543                 goto balance;
1544         }
1545
1546         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1547         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1548                         dst_rq->nr_running == 1)
1549                 goto assign;
1550
1551         /*
1552          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1553          */
1554 balance:
1555         load = task_h_load(env->p);
1556         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1557         src_load = env->src_stats.load - load;
1558
1559         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1560                 /*
1561                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1562                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1563                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1564                  * so an actually idle CPU will win.
1565                  */
1566                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1567                         imp = moveimp - 1;
1568                         cur = NULL;
1569                         goto assign;
1570                 }
1571         }
1572
1573         if (imp <= env->best_imp)
1574                 goto unlock;
1575
1576         if (cur) {
1577                 load = task_h_load(cur);
1578                 dst_load -= load;
1579                 src_load += load;
1580         }
1581
1582         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1583                 goto unlock;
1584
1585         /*
1586          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1587          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1588          */
1589         if (!cur) {
1590                 /*
1591                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1592                  * can be used from IRQ context.
1593                  */
1594                 local_irq_disable();
1595                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1596                                                    env->dst_cpu);
1597                 local_irq_enable();
1598         }
1599
1600 assign:
1601         task_numa_assign(env, cur, imp);
1602 unlock:
1603         rcu_read_unlock();
1604 }
1605
1606 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1607                                 long taskimp, long groupimp)
1608 {
1609         int cpu;
1610
1611         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1612                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1613                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1614                         continue;
1615
1616                 env->dst_cpu = cpu;
1617                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1618         }
1619 }
1620
1621 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1622 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1623 {
1624         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1625         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1626
1627         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1628                 return false;
1629
1630         /*
1631          * Only consider a task move if the source has a higher load
1632          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1633          *
1634          *      src->load                dst->load
1635          * --------------------- vs ---------------------
1636          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1637          */
1638         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1639
1640             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1641                 return true;
1642
1643         return false;
1644 }
1645
1646 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1647 {
1648         struct task_numa_env env = {
1649                 .p = p,
1650
1651                 .src_cpu = task_cpu(p),
1652                 .src_nid = task_node(p),
1653
1654                 .imbalance_pct = 112,
1655
1656                 .best_task = NULL,
1657                 .best_imp = 0,
1658                 .best_cpu = -1,
1659         };
1660         struct sched_domain *sd;
1661         unsigned long taskweight, groupweight;
1662         int nid, ret, dist;
1663         long taskimp, groupimp;
1664
1665         /*
1666          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1667          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1668          *
1669          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1670          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1671          * to satisfy here.
1672          */
1673         rcu_read_lock();
1674         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1675         if (sd)
1676                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1677         rcu_read_unlock();
1678
1679         /*
1680          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1681          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1682          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1683          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1684          */
1685         if (unlikely(!sd)) {
1686                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1687                 return -EINVAL;
1688         }
1689
1690         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1691         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1692         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1693         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1694         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1695         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1696         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1697         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1698
1699         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1700         if (numa_has_capacity(&env))
1701                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1702
1703         /*
1704          * Look at other nodes in these cases:
1705          * - there is no space available on the preferred_nid
1706          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1707          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1708          *   we need to check other locations.
1709          */
1710         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1711                 for_each_online_node(nid) {
1712                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1713                                 continue;
1714
1715                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1716                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1717                                                 dist != env.dist) {
1718                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1719                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1720                         }
1721
1722                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1723                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1724                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1725                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1726                                 continue;
1727
1728                         env.dist = dist;
1729                         env.dst_nid = nid;
1730                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1731                         if (numa_has_capacity(&env))
1732                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1733                 }
1734         }
1735
1736         /*
1737          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1738          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1739          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1740          * settle down.
1741          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1742          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1743          */
1744         if (p->numa_group) {
1745                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1746
1747                 if (env.best_cpu == -1)
1748                         nid = env.src_nid;
1749                 else
1750                         nid = env.dst_nid;
1751
1752                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1753                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1754         }
1755
1756         /* No better CPU than the current one was found. */
1757         if (env.best_cpu == -1)
1758                 return -EAGAIN;
1759
1760         /*
1761          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1762          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1763          */
1764         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1765
1766         if (env.best_task == NULL) {
1767                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1768                 if (ret != 0)
1769                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1770                 return ret;
1771         }
1772
1773         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1774         if (ret != 0)
1775                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1776         put_task_struct(env.best_task);
1777         return ret;
1778 }
1779
1780 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1781 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1782 {
1783         unsigned long interval = HZ;
1784
1785         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1786         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1787                 return;
1788
1789         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1790         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1791         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1792
1793         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1794         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1795                 return;
1796
1797         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1798         task_numa_migrate(p);
1799 }
1800
1801 /*
1802  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1803  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1804  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1805  * located.
1806  */
1807 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1808 {
1809         unsigned long faults, max_faults = 0;
1810         int nid, active_nodes = 0;
1811
1812         for_each_online_node(nid) {
1813                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1814                 if (faults > max_faults)
1815                         max_faults = faults;
1816         }
1817
1818         for_each_online_node(nid) {
1819                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1820                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1821                         active_nodes++;
1822         }
1823
1824         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1825         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1826 }
1827
1828 /*
1829  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1830  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1831  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1832  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1833  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1834  */
1835 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1836 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1837
1838 /*
1839  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1840  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1841  * the page accesses are shared with other processes.
1842  * Otherwise, decrease the scan period.
1843  */
1844 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1845                         unsigned long shared, unsigned long private)
1846 {
1847         unsigned int period_slot;
1848         int ratio;
1849         int diff;
1850
1851         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1852         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1853
1854         /*
1855          * If there were no record hinting faults then either the task is
1856          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1857          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1858          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1859          * node is overloaded. In either case, scan slower
1860          */
1861         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1862                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1863                         p->numa_scan_period << 1);
1864
1865                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1866                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1867
1868                 return;
1869         }
1870
1871         /*
1872          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1873          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1874          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1875          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1876          */
1877         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1878         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1879         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1880                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1881                 if (!slot)
1882                         slot = 1;
1883                 diff = slot * period_slot;
1884         } else {
1885                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1886
1887                 /*
1888                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1889                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1890                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1891                  * speaking the intent is that there is little point
1892                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1893                  * simply bounce migrations uselessly
1894                  */
1895                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1896                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1897         }
1898
1899         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1900                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1901         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1902 }
1903
1904 /*
1905  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1906  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1907  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1908  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1909  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1910  */
1911 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1912 {
1913         u64 runtime, delta, now;
1914         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1915         now = p->se.exec_start;
1916         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1917
1918         if (p->last_task_numa_placement) {
1919                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1920                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1921         } else {
1922                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1923                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1924         }
1925
1926         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1927         p->last_task_numa_placement = now;
1928
1929         return delta;
1930 }
1931
1932 /*
1933  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1934  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1935  * otherwise workloads might not converge.
1936  */
1937 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1938 {
1939         nodemask_t nodes;
1940         int dist;
1941
1942         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1943         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1944                 return nid;
1945
1946         /*
1947          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1948          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1949          * both the node itself, and on nearby nodes.
1950          */
1951         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1952                 unsigned long score, max_score = 0;
1953                 int node, max_node = nid;
1954
1955                 dist = sched_max_numa_distance;
1956
1957                 for_each_online_node(node) {
1958                         score = group_weight(p, node, dist);
1959                         if (score > max_score) {
1960                                 max_score = score;
1961                                 max_node = node;
1962                         }
1963                 }
1964                 return max_node;
1965         }
1966
1967         /*
1968          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1969          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1970          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1971          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1972          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1973          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1974          * keep the complexity of the search down.
1975          */
1976         nodes = node_online_map;
1977         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1978                 unsigned long max_faults = 0;
1979                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1980                 int a, b;
1981
1982                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1983                 if (!find_numa_distance(dist))
1984                         continue;
1985
1986                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1987                         unsigned long faults = 0;
1988                         nodemask_t this_group;
1989                         nodes_clear(this_group);
1990
1991                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1992                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1993                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1994                                         faults += group_faults(p, b);
1995                                         node_set(b, this_group);
1996                                         node_clear(b, nodes);
1997                                 }
1998                         }
1999
2000                         /* Remember the top group. */
2001                         if (faults > max_faults) {
2002                                 max_faults = faults;
2003                                 max_group = this_group;
2004                                 /*
2005                                  * subtle: at the smallest distance there is
2006                                  * just one node left in each "group", the
2007                                  * winner is the preferred nid.
2008                                  */
2009                                 nid = a;
2010                         }
2011                 }
2012                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2013                 if (!max_faults)
2014                         break;
2015                 nodes = max_group;
2016         }
2017         return nid;
2018 }
2019
2020 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2021 {
2022         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2023         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2024         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2025         unsigned long total_faults;
2026         u64 runtime, period;
2027         spinlock_t *group_lock = NULL;
2028
2029         /*
2030          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2031          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2032          * that the field is read in a single access:
2033          */
2034         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2035         if (p->numa_scan_seq == seq)
2036                 return;
2037         p->numa_scan_seq = seq;
2038         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2039
2040         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2041                        p->numa_faults_locality[1];
2042         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2043
2044         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2045         if (p->numa_group) {
2046                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2047                 spin_lock_irq(group_lock);
2048         }
2049
2050         /* Find the node with the highest number of faults */
2051         for_each_online_node(nid) {
2052                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2053                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2054                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2055                 int priv;
2056
2057                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2058                         long diff, f_diff, f_weight;
2059
2060                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2061                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2062                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2063                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2064
2065                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2066                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2067                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2068                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2069
2070                         /*
2071                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2072                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2073                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2074                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2075                          * faults are less important.
2076                          */
2077                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2078                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2079                                    (total_faults + 1);
2080                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2081                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2082
2083                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2084                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2085                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2086                         p->total_numa_faults += diff;
2087                         if (p->numa_group) {
2088                                 /*
2089                                  * safe because we can only change our own group
2090                                  *
2091                                  * mem_idx represents the offset for a given
2092                                  * nid and priv in a specific region because it
2093                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2094                                  */
2095                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2096                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2097                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2098                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2099                         }
2100                 }
2101
2102                 if (faults > max_faults) {
2103                         max_faults = faults;
2104                         max_nid = nid;
2105                 }
2106
2107                 if (group_faults > max_group_faults) {
2108                         max_group_faults = group_faults;
2109                         max_group_nid = nid;
2110                 }
2111         }
2112
2113         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2114
2115         if (p->numa_group) {
2116                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2117                 spin_unlock_irq(group_lock);
2118                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2119         }
2120
2121         if (max_faults) {
2122                 /* Set the new preferred node */
2123                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2124                         sched_setnuma(p, max_nid);
2125
2126                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2127                         numa_migrate_preferred(p);
2128         }
2129 }
2130
2131 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2132 {
2133         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2134 }
2135
2136 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2137 {
2138         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2139                 kfree_rcu(grp, rcu);
2140 }
2141
2142 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2143                         int *priv)
2144 {
2145         struct numa_group *grp, *my_grp;
2146         struct task_struct *tsk;
2147         bool join = false;
2148         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2149         int i;
2150
2151         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2152                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2153                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2154
2155                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2156                 if (!grp)
2157                         return;
2158
2159                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2160                 grp->active_nodes = 1;
2161                 grp->max_faults_cpu = 0;
2162                 spin_lock_init(&grp->lock);
2163                 grp->gid = p->pid;
2164                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2165                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2166                                                 nr_node_ids;
2167
2168                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2169                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2170
2171                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2172
2173                 grp->nr_tasks++;
2174                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2175         }
2176
2177         rcu_read_lock();
2178         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2179
2180         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2181                 goto no_join;
2182
2183         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2184         if (!grp)
2185                 goto no_join;
2186
2187         my_grp = p->numa_group;
2188         if (grp == my_grp)
2189                 goto no_join;
2190
2191         /*
2192          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2193          * the other task will join us.
2194          */
2195         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2196                 goto no_join;
2197
2198         /*
2199          * Tie-break on the grp address.
2200          */
2201         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2202                 goto no_join;
2203
2204         /* Always join threads in the same process. */
2205         if (tsk->mm == current->mm)
2206                 join = true;
2207
2208         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2209         if (flags & TNF_SHARED)
2210                 join = true;
2211
2212         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2213         *priv = !join;
2214
2215         if (join && !get_numa_group(grp))
2216                 goto no_join;
2217
2218         rcu_read_unlock();
2219
2220         if (!join)
2221                 return;
2222
2223         BUG_ON(irqs_disabled());
2224         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2225
2226         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2227                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2228                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2229         }
2230         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2231         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2232
2233         my_grp->nr_tasks--;
2234         grp->nr_tasks++;
2235
2236         spin_unlock(&my_grp->lock);
2237         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2238
2239         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2240
2241         put_numa_group(my_grp);
2242         return;
2243
2244 no_join:
2245         rcu_read_unlock();
2246         return;
2247 }
2248
2249 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2250 {
2251         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2252         void *numa_faults = p->numa_faults;
2253         unsigned long flags;
2254         int i;
2255
2256         if (grp) {
2257                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2258                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2259                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2260                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2261
2262                 grp->nr_tasks--;
2263                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2264                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2265                 put_numa_group(grp);
2266         }
2267
2268         p->numa_faults = NULL;
2269         kfree(numa_faults);
2270 }
2271
2272 /*
2273  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2274  */
2275 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2276 {
2277         struct task_struct *p = current;
2278         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2279         int cpu_node = task_node(current);
2280         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2281         struct numa_group *ng;
2282         int priv;
2283
2284         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2285                 return;
2286
2287         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2288         if (!p->mm)
2289                 return;
2290
2291         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2292         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2293                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2294                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2295
2296                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2297                 if (!p->numa_faults)
2298                         return;
2299
2300                 p->total_numa_faults = 0;
2301                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2302         }
2303
2304         /*
2305          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2306          * to be private if the accessing pid has not changed
2307          */
2308         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2309                 priv = 1;
2310         } else {
2311                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2312                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2313                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2314         }
2315
2316         /*
2317          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2318          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2319          * actively using should be counted as local. This allows the
2320          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2321          */
2322         ng = p->numa_group;
2323         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2324                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2325                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2326                 local = 1;
2327
2328         task_numa_placement(p);
2329
2330         /*
2331          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2332          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2333          */
2334         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2335                 numa_migrate_preferred(p);
2336
2337         if (migrated)
2338                 p->numa_pages_migrated += pages;
2339         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2340                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2341
2342         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2343         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2344         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2345 }
2346
2347 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2348 {
2349         /*
2350          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2351          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2352          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2353          * much of an issue though, since this is just used for
2354          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2355          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2356          */
2357         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2358         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2359 }
2360
2361 /*
2362  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2363  * Triggered from task_tick_numa().
2364  */
2365 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2366 {
2367         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2368         struct task_struct *p = current;
2369         struct mm_struct *mm = p->mm;
2370         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2371         struct vm_area_struct *vma;
2372         unsigned long start, end;
2373         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2374         long pages, virtpages;
2375
2376         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2377
2378         work->next = work; /* protect against double add */
2379         /*
2380          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2381          *
2382          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2383          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2384          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2385          * work.
2386          */
2387         if (p->flags & PF_EXITING)
2388                 return;
2389
2390         if (!mm->numa_next_scan) {
2391                 mm->numa_next_scan = now +
2392                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2393         }
2394
2395         /*
2396          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2397          */
2398         migrate = mm->numa_next_scan;
2399         if (time_before(now, migrate))
2400                 return;
2401
2402         if (p->numa_scan_period == 0) {
2403                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2404                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2405         }
2406
2407         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2408         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2409                 return;
2410
2411         /*
2412          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2413          * the next time around.
2414          */
2415         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2416
2417         start = mm->numa_scan_offset;
2418         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2419         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2420         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2421         if (!pages)
2422                 return;
2423
2424
2425         down_read(&mm->mmap_sem);
2426         vma = find_vma(mm, start);
2427         if (!vma) {
2428                 reset_ptenuma_scan(p);
2429                 start = 0;
2430                 vma = mm->mmap;
2431         }
2432         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2433                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2434                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2435                         continue;
2436                 }
2437
2438                 /*
2439                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2440                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2441                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2442                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2443                  */
2444                 if (!vma->vm_mm ||
2445                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2446                         continue;
2447
2448                 /*
2449                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2450                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2451                  */
2452                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2453                         continue;
2454
2455                 do {
2456                         start = max(start, vma->vm_start);
2457                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2458                         end = min(end, vma->vm_end);
2459                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2460
2461                         /*
2462                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2463                          * hpages that have at least one present PTE that
2464                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2465                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2466                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2467                          * areas faster.
2468                          */
2469                         if (nr_pte_updates)
2470                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2471                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2472
2473                         start = end;
2474                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2475                                 goto out;
2476
2477                         cond_resched();
2478                 } while (end != vma->vm_end);
2479         }
2480
2481 out:
2482         /*
2483          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2484          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2485          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2486          * scanner to the start so check it now.
2487          */
2488         if (vma)
2489                 mm->numa_scan_offset = start;
2490         else
2491                 reset_ptenuma_scan(p);
2492         up_read(&mm->mmap_sem);
2493
2494         /*
2495          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2496          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2497          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2498          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2499          */
2500         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2501                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2502                 p->node_stamp += 32 * diff;
2503         }
2504 }
2505
2506 /*
2507  * Drive the periodic memory faults..
2508  */
2509 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2510 {
2511         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2512         u64 period, now;
2513
2514         /*
2515          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2516          */
2517         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2518                 return;
2519
2520         /*
2521          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2522          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2523          * task needs to have done some actual work before we bother with
2524          * NUMA placement.
2525          */
2526         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2527         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2528
2529         if (now > curr->node_stamp + period) {
2530                 if (!curr->node_stamp)
2531                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2532                 curr->node_stamp += period;
2533
2534                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2535                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2536                         task_work_add(curr, work, true);
2537                 }
2538         }
2539 }
2540 #else
2541 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2542 {
2543 }
2544
2545 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2546 {
2547 }
2548
2549 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2550 {
2551 }
2552 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2553
2554 static void
2555 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2556 {
2557         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2558         if (!parent_entity(se))
2559                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2560 #ifdef CONFIG_SMP
2561         if (entity_is_task(se)) {
2562                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2563
2564                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2565                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2566         }
2567 #endif
2568         cfs_rq->nr_running++;
2569 }
2570
2571 static void
2572 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2573 {
2574         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2575         if (!parent_entity(se))
2576                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2577 #ifdef CONFIG_SMP
2578         if (entity_is_task(se)) {
2579                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2580                 list_del_init(&se->group_node);
2581         }
2582 #endif
2583         cfs_rq->nr_running--;
2584 }
2585
2586 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2587 # ifdef CONFIG_SMP
2588 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2589 {
2590         long tg_weight, load, shares;
2591
2592         /*
2593          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2594          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2595          * the shares for small weight interactive tasks.
2596          */
2597         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2598
2599         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2600
2601         /* Ensure tg_weight >= load */
2602         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2603         tg_weight += load;
2604
2605         shares = (tg->shares * load);
2606         if (tg_weight)
2607                 shares /= tg_weight;
2608
2609         if (shares < MIN_SHARES)
2610                 shares = MIN_SHARES;
2611         if (shares > tg->shares)
2612                 shares = tg->shares;
2613
2614         return shares;
2615 }
2616 # else /* CONFIG_SMP */
2617 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2618 {
2619         return tg->shares;
2620 }
2621 # endif /* CONFIG_SMP */
2622
2623 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2624                             unsigned long weight)
2625 {
2626         if (se->on_rq) {
2627                 /* commit outstanding execution time */
2628                 if (cfs_rq->curr == se)
2629                         update_curr(cfs_rq);
2630                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2631         }
2632
2633         update_load_set(&se->load, weight);
2634
2635         if (se->on_rq)
2636                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2637 }
2638
2639 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2640
2641 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2642 {
2643         struct task_group *tg;
2644         struct sched_entity *se;
2645         long shares;
2646
2647         tg = cfs_rq->tg;
2648         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2649         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2650                 return;
2651 #ifndef CONFIG_SMP
2652         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2653                 return;
2654 #endif
2655         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2656
2657         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2658 }
2659 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2660 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2661 {
2662 }
2663 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2664
2665 #ifdef CONFIG_SMP
2666 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2667 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2668         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2669         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2670         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2671         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2672         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2673         0x85aac367, 0x82cd8698,
2674 };
2675
2676 /*
2677  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2678  * over-estimates when re-combining.
2679  */
2680 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2681             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2682          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2683         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2684 };
2685
2686 /*
2687  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2688  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2689  * were generated:
2690  */
2691 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2692             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2693         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2694 };
2695
2696 /*
2697  * Approximate:
2698  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2699  */
2700 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2701 {
2702         unsigned int local_n;
2703
2704         if (!n)
2705                 return val;
2706         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2707                 return 0;
2708
2709         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2710         local_n = n;
2711
2712         /*
2713          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2714          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2715          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2716          *
2717          * To achieve constant time decay_load.
2718          */
2719         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2720                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2721                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2722         }
2723
2724         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2725         return val;
2726 }
2727
2728 /*
2729  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2730  * average will be: \Sum 1024*y^n
2731  *
2732  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2733  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2734  */
2735 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2736 {
2737         u32 contrib = 0;
2738
2739         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2740                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2741         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2742                 return LOAD_AVG_MAX;
2743
2744         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2745         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2746         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2747         contrib = decay_load(contrib, n);
2748         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2749 }
2750
2751 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2752
2753 /*
2754  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2755  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2756  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2757  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2758  *
2759  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2760  *      p0            p1           p2
2761  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2762  *
2763  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2764  *
2765  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2766  * following representation of historical load:
2767  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2768  *
2769  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2770  *   y^32 = 0.5
2771  *
2772  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2773  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2774  * (u_0).
2775  *
2776  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2777  * sum again by y is sufficient to update:
2778  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2779  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2780  */
2781 static __always_inline int
2782 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2783                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2784 {
2785         u64 delta, scaled_delta, periods;
2786         u32 contrib;
2787         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2788         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2789
2790         delta = now - sa->last_update_time;
2791         /*
2792          * This should only happen when time goes backwards, which it
2793          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2794          */
2795         if ((s64)delta < 0) {
2796                 sa->last_update_time = now;
2797                 return 0;
2798         }
2799
2800         /*
2801          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2802          * approximation of 1us and fast to compute.
2803          */
2804         delta >>= 10;
2805         if (!delta)
2806                 return 0;
2807         sa->last_update_time = now;
2808
2809         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2810         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2811
2812         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2813         delta_w = sa->period_contrib;
2814         if (delta + delta_w >= 1024) {
2815                 decayed = 1;
2816
2817                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2818                 sa->period_contrib = 0;
2819
2820                 /*
2821                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2822                  * out how much from delta we need to complete the current
2823                  * period and accrue it.
2824                  */
2825                 delta_w = 1024 - delta_w;
2826                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2827                 if (weight) {
2828                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2829                         if (cfs_rq) {
2830                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2831                                                 weight * scaled_delta_w;
2832                         }
2833                 }
2834                 if (running)
2835                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2836
2837                 delta -= delta_w;
2838
2839                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2840                 periods = delta / 1024;
2841                 delta %= 1024;
2842
2843                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2844                 if (cfs_rq) {
2845                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2846                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2847                 }
2848                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2849
2850                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2851                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2852                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2853                 if (weight) {
2854                         sa->load_sum += weight * contrib;
2855                         if (cfs_rq)
2856                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2857                 }
2858                 if (running)
2859                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2860         }
2861
2862         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2863         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2864         if (weight) {
2865                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2866                 if (cfs_rq)
2867                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2868         }
2869         if (running)
2870                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2871
2872         sa->period_contrib += delta;
2873
2874         if (decayed) {
2875                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2876                 if (cfs_rq) {
2877                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2878                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2879                 }
2880                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2881         }
2882
2883         return decayed;
2884 }
2885
2886 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2887 /**
2888  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2889  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2890  * @force: update regardless of how small the difference
2891  *
2892  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2893  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2894  * considerations.
2895  *
2896  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2897  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2898  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2899  *
2900  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2901  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2902  */
2903 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2904 {
2905         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2906
2907         /*
2908          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2909          */
2910         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2911                 return;
2912
2913         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2914                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2915                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2916         }
2917 }
2918
2919 /*
2920  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2921  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2922  * including the state of rq->lock, should be made.
2923  */
2924 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2925                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2926 {
2927         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2928                 return;
2929
2930         /*
2931          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2932          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2933          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2934          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2935          * the wakee more load sounds not bad.
2936          */
2937         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2938                 u64 p_last_update_time;
2939                 u64 n_last_update_time;
2940
2941 #ifndef CONFIG_64BIT
2942                 u64 p_last_update_time_copy;
2943                 u64 n_last_update_time_copy;
2944
2945                 do {
2946                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2947                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2948
2949                         smp_rmb();
2950
2951                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2952                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2953
2954                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2955                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2956 #else
2957                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2958                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2959 #endif
2960                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2961                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2962                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2963         }
2964 }
2965 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2966 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2967 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2968
2969 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2970 {
2971         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2972                 /*
2973                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2974                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2975                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2976                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2977                  * the next tick/schedule should update.
2978                  *
2979                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2980                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2981                  * number include things like RT tasks.
2982                  *
2983                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2984                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2985                  *
2986                  * See cpu_util().
2987                  */
2988                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
2989         }
2990 }
2991
2992 /*
2993  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2994  *
2995  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2996  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2997  * values.
2998  */
2999 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3000         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3001         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3002         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3003         res = var - val;                                        \
3004         if (res > var)                                          \
3005                 res = 0;                                        \
3006         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3007 } while (0)
3008
3009 /**
3010  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3011  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3012  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3013  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3014  *
3015  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3016  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3017  * post_init_entity_util_avg().
3018  *
3019  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3020  *
3021  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3022  *
3023  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3024  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3025  */
3026 static inline int
3027 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3028 {
3029         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3030         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3031
3032         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3033                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3034                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3035                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3036                 removed_load = 1;
3037         }
3038
3039         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3040                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3041                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3042                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3043                 removed_util = 1;
3044         }
3045
3046         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3047                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3048
3049 #ifndef CONFIG_64BIT
3050         smp_wmb();
3051         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3052 #endif
3053
3054         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3055                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3056
3057         return decayed || removed_load;
3058 }
3059
3060 /* Update task and its cfs_rq load average */
3061 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
3062 {
3063         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3064         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3065         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3066         int cpu = cpu_of(rq);
3067
3068         /*
3069          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3070          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3071          */
3072         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3073                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3074                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3075
3076         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
3077                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3078 }
3079
3080 /**
3081  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3082  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3083  * @se: sched_entity to attach
3084  *
3085  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3086  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3087  */
3088 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3089 {
3090         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3091                 goto skip_aging;
3092
3093         /*
3094          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
3095          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
3096          *
3097          * Or we're fresh through post_init_entity_util_avg().
3098          */
3099         if (se->avg.last_update_time) {
3100                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3101                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3102
3103                 /*
3104                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
3105                  * absent from the fair class for too long.
3106                  */
3107         }
3108
3109 skip_aging:
3110         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3111         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3112         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3113         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3114         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3115
3116         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3117 }
3118
3119 /**
3120  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3121  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3122  * @se: sched_entity to detach
3123  *
3124  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3125  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3126  */
3127 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3128 {
3129         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3130                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3131                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3132
3133         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3134         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3135         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3136         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3137
3138         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3139 }
3140
3141 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3142 static inline void
3143 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3144 {
3145         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3146         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3147         int migrated, decayed;
3148
3149         migrated = !sa->last_update_time;
3150         if (!migrated) {
3151                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3152                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3153                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3154         }
3155
3156         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3157
3158         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3159         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3160
3161         if (migrated)
3162                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3163
3164         if (decayed || migrated)
3165                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3166 }
3167
3168 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3169 static inline void
3170 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3171 {
3172         update_load_avg(se, 1);
3173
3174         cfs_rq->runnable_load_avg =
3175                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3176         cfs_rq->runnable_load_sum =
3177                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3178 }
3179
3180 #ifndef CONFIG_64BIT
3181 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3182 {
3183         u64 last_update_time_copy;
3184         u64 last_update_time;
3185
3186         do {
3187                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3188                 smp_rmb();
3189                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3190         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3191
3192         return last_update_time;
3193 }
3194 #else
3195 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3196 {
3197         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3198 }
3199 #endif
3200
3201 /*
3202  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3203  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3204  */
3205 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3206 {
3207         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3208         u64 last_update_time;
3209
3210         /*
3211          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3212          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3213          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3214          *
3215          * Similarly for groups, they will have passed through
3216          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3217          * calls this.
3218          */
3219
3220         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3221
3222         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3223         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3224         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3225 }
3226
3227 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3228 {
3229         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3230 }
3231
3232 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3233 {
3234         return cfs_rq->avg.load_avg;
3235 }
3236
3237 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3238
3239 #else /* CONFIG_SMP */
3240
3241 static inline int
3242 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3243 {
3244         return 0;
3245 }
3246
3247 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3248 {
3249         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
3250 }
3251
3252 static inline void
3253 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3254 static inline void
3255 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3256 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3257
3258 static inline void
3259 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3260 static inline void
3261 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3262
3263 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3264 {
3265         return 0;
3266 }
3267
3268 #endif /* CONFIG_SMP */
3269
3270 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3271 {
3272 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3273         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3274
3275         if (d < 0)
3276                 d = -d;
3277
3278         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3279                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3280 #endif
3281 }
3282
3283 static void
3284 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3285 {
3286         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3287
3288         /*
3289          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3290          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3291          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3292          * stays open at the end.
3293          */
3294         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3295                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3296
3297         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3298         if (!initial) {
3299                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3300
3301                 /*
3302                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3303                  * for a gentler effect of sleepers:
3304                  */
3305                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3306                         thresh >>= 1;
3307
3308                 vruntime -= thresh;
3309         }
3310
3311         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3312         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3313 }
3314
3315 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3316
3317 static inline void check_schedstat_required(void)
3318 {
3319 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3320         if (schedstat_enabled())
3321                 return;
3322
3323         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3324         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3325                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3326                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3327                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3328                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3329                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3330                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3331                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3332                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3333         }
3334 #endif
3335 }
3336
3337
3338 /*
3339  * MIGRATION
3340  *
3341  *      dequeue
3342  *        update_curr()
3343  *          update_min_vruntime()
3344  *        vruntime -= min_vruntime
3345  *
3346  *      enqueue
3347  *        update_curr()
3348  *          update_min_vruntime()
3349  *        vruntime += min_vruntime
3350  *
3351  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3352  * min_vruntime are up-to-date.
3353  *
3354  * WAKEUP (remote)
3355  *
3356  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3357  *        vruntime -= min_vruntime
3358  *
3359  *      enqueue
3360  *        update_curr()
3361  *          update_min_vruntime()
3362  *        vruntime += min_vruntime
3363  *
3364  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3365  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3366  */
3367
3368 static void
3369 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3370 {
3371         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3372         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3373
3374         /*
3375          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3376          * update_curr().
3377          */
3378         if (renorm && curr)
3379                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3380
3381         update_curr(cfs_rq);
3382
3383         /*
3384          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3385          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3386          * placed in the past could significantly boost this task to the
3387          * fairness detriment of existing tasks.
3388          */
3389         if (renorm && !curr)
3390                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3391
3392         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3393         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3394         update_cfs_shares(cfs_rq);
3395
3396         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3397                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3398
3399         check_schedstat_required();
3400         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3401         check_spread(cfs_rq, se);
3402         if (!curr)
3403                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3404         se->on_rq = 1;
3405
3406         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3407                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3408                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3409         }
3410 }
3411
3412 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3413 {
3414         for_each_sched_entity(se) {
3415                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3416                 if (cfs_rq->last != se)
3417                         break;
3418
3419                 cfs_rq->last = NULL;
3420         }
3421 }
3422
3423 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3424 {
3425         for_each_sched_entity(se) {
3426                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3427                 if (cfs_rq->next != se)
3428                         break;
3429
3430                 cfs_rq->next = NULL;
3431         }
3432 }
3433
3434 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3435 {
3436         for_each_sched_entity(se) {
3437                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3438                 if (cfs_rq->skip != se)
3439                         break;
3440
3441                 cfs_rq->skip = NULL;
3442         }
3443 }
3444
3445 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3446 {
3447         if (cfs_rq->last == se)
3448                 __clear_buddies_last(se);
3449
3450         if (cfs_rq->next == se)
3451                 __clear_buddies_next(se);
3452
3453         if (cfs_rq->skip == se)
3454                 __clear_buddies_skip(se);
3455 }
3456
3457 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3458
3459 static void
3460 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3461 {
3462         /*
3463          * Update run-time statistics of the 'current'.
3464          */
3465         update_curr(cfs_rq);
3466         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3467
3468         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3469
3470         clear_buddies(cfs_rq, se);
3471
3472         if (se != cfs_rq->curr)
3473                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3474         se->on_rq = 0;
3475         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3476
3477         /*
3478          * Normalize after update_curr(); which will also have moved
3479          * min_vruntime if @se is the one holding it back. But before doing
3480          * update_min_vruntime() again, which will discount @se's position and
3481          * can move min_vruntime forward still more.
3482          */
3483         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3484                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3485
3486         /* return excess runtime on last dequeue */
3487         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3488
3489         update_cfs_shares(cfs_rq);
3490
3491         /*
3492          * Now advance min_vruntime if @se was the entity holding it back,
3493          * except when: DEQUEUE_SAVE && !DEQUEUE_MOVE, in this case we'll be
3494          * put back on, and if we advance min_vruntime, we'll be placed back
3495          * further than we started -- ie. we'll be penalized.
3496          */
3497         if ((flags & (DEQUEUE_SAVE | DEQUEUE_MOVE)) == DEQUEUE_SAVE)
3498                 update_min_vruntime(cfs_rq);
3499 }
3500
3501 /*
3502  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3503  */
3504 static void
3505 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3506 {
3507         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3508         struct sched_entity *se;
3509         s64 delta;
3510
3511         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3512         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3513         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3514                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3515                 /*
3516                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3517                  * re-elected due to buddy favours.
3518                  */
3519                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3520                 return;
3521         }
3522
3523         /*
3524          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3525          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3526          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3527          */
3528         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3529                 return;
3530
3531         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3532         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3533
3534         if (delta < 0)
3535                 return;
3536
3537         if (delta > ideal_runtime)
3538                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3539 }
3540
3541 static void
3542 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3543 {
3544         /* 'current' is not kept within the tree. */
3545         if (se->on_rq) {
3546                 /*
3547                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3548                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3549                  * runqueue.
3550                  */
3551                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3552                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3553                 update_load_avg(se, 1);
3554         }
3555
3556         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3557         cfs_rq->curr = se;
3558
3559         /*
3560          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3561          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3562          * when there are only lesser-weight tasks around):
3563          */
3564         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3565                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3566                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3567                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3568         }
3569
3570         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3571 }
3572
3573 static int
3574 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3575
3576 /*
3577  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3578  * 1) keep things fair between processes/task groups
3579  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3580  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3581  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3582  */
3583 static struct sched_entity *
3584 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3585 {
3586         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3587         struct sched_entity *se;
3588
3589         /*
3590          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3591          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3592          */
3593         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3594                 left = curr;
3595
3596         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3597
3598         /*
3599          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3600          * be done without getting too unfair.
3601          */
3602         if (cfs_rq->skip == se) {
3603                 struct sched_entity *second;
3604
3605                 if (se == curr) {
3606                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3607                 } else {
3608                         second = __pick_next_entity(se);
3609                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3610                                 second = curr;
3611                 }
3612
3613                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3614                         se = second;
3615         }
3616
3617         /*
3618          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3619          */
3620         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3621                 se = cfs_rq->last;
3622
3623         /*
3624          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3625          */
3626         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3627                 se = cfs_rq->next;
3628
3629         clear_buddies(cfs_rq, se);
3630
3631         return se;
3632 }
3633
3634 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3635
3636 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3637 {
3638         /*
3639          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3640          * was not called and update_curr() has to be done:
3641          */
3642         if (prev->on_rq)
3643                 update_curr(cfs_rq);
3644
3645         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3646         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3647
3648         check_spread(cfs_rq, prev);
3649
3650         if (prev->on_rq) {
3651                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3652                 /* Put 'current' back into the tree. */
3653                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3654                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3655                 update_load_avg(prev, 0);
3656         }
3657         cfs_rq->curr = NULL;
3658 }
3659
3660 static void
3661 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3662 {
3663         /*
3664          * Update run-time statistics of the 'current'.
3665          */
3666         update_curr(cfs_rq);
3667
3668         /*
3669          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3670          */
3671         update_load_avg(curr, 1);
3672         update_cfs_shares(cfs_rq);
3673
3674 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3675         /*
3676          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3677          * validating it and just reschedule.
3678          */
3679         if (queued) {
3680                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3681                 return;
3682         }
3683         /*
3684          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3685          */
3686         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3687                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3688                 return;
3689 #endif
3690
3691         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3692                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3693 }
3694
3695
3696 /**************************************************
3697  * CFS bandwidth control machinery
3698  */
3699
3700 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3701
3702 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3703 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3704
3705 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3706 {
3707         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3708 }
3709
3710 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3711 {
3712         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3713 }
3714
3715 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3716 {
3717         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3718 }
3719 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3720 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3721 {
3722         return true;
3723 }
3724
3725 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3726 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3727 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3728
3729 /*
3730  * default period for cfs group bandwidth.
3731  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3732  */
3733 static inline u64 default_cfs_period(void)
3734 {
3735         return 100000000ULL;
3736 }
3737
3738 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3739 {
3740         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3741 }
3742
3743 /*
3744  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3745  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3746  * additional synchronization around rq->lock.
3747  *
3748  * requires cfs_b->lock
3749  */
3750 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3751 {
3752         u64 now;
3753
3754         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3755                 return;
3756
3757         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3758         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3759         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3760 }
3761
3762 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3763 {
3764         return &tg->cfs_bandwidth;
3765 }
3766
3767 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3768 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3769 {
3770         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3771                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3772
3773         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3774 }
3775
3776 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3777 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3778 {
3779         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3780         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3781         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3782
3783         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3784         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3785
3786         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3787         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3788                 amount = min_amount;
3789         else {
3790                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3791
3792                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3793                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3794                         cfs_b->runtime -= amount;
3795                         cfs_b->idle = 0;
3796                 }
3797         }
3798         expires = cfs_b->runtime_expires;
3799         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3800
3801         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3802         /*
3803          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3804          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3805          * issued.
3806          */
3807         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3808                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3809
3810         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3811 }
3812
3813 /*
3814  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3815  * fact that rq->clock snapshots this value.
3816  */
3817 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3818 {
3819         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3820
3821         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3822         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3823                 return;
3824
3825         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3826                 return;
3827
3828         /*
3829          * If the local deadline has passed we have to consider the
3830          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3831          * has not truly expired.
3832          *
3833          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3834          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3835          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3836          * exact equality, so a partial write will still work.
3837          */
3838
3839         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3840                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3841                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3842         } else {
3843                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3844                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3845         }
3846 }
3847
3848 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3849 {
3850         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3851         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3852         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3853
3854         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3855                 return;
3856
3857         /*
3858          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3859          * hierarchy can be throttled
3860          */
3861         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3862                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3863 }
3864
3865 static __always_inline
3866 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3867 {
3868         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3869                 return;
3870
3871         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3872 }
3873
3874 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3875 {
3876         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3877 }
3878
3879 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3880 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3881 {
3882         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3883 }
3884
3885 /*
3886  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3887  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3888  * load-balance operations.
3889  */
3890 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3891                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3892 {
3893         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3894
3895         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3896         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3897
3898         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3899                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3900 }
3901
3902 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3903 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3904 {
3905         struct rq *rq = data;
3906         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3907
3908         cfs_rq->throttle_count--;
3909         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3910                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3911                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3912                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3913         }
3914
3915         return 0;
3916 }
3917
3918 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3919 {
3920         struct rq *rq = data;
3921         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3922
3923         /* group is entering throttled state, stop time */
3924         if (!cfs_rq->throttle_count)
3925                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3926         cfs_rq->throttle_count++;
3927
3928         return 0;
3929 }
3930
3931 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3932 {
3933         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3934         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3935         struct sched_entity *se;
3936         long task_delta, dequeue = 1;
3937         bool empty;
3938
3939         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3940
3941         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3942         rcu_read_lock();
3943         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3944         rcu_read_unlock();
3945
3946         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3947         for_each_sched_entity(se) {
3948                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3949                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3950                 if (!se->on_rq)
3951                         break;
3952
3953                 if (dequeue)
3954                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3955                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3956
3957                 if (qcfs_rq->load.weight)
3958                         dequeue = 0;
3959         }
3960
3961         if (!se)
3962                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3963
3964         cfs_rq->throttled = 1;
3965         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3966         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3967         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3968
3969         /*
3970          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3971          * distribute_cfs_runtime will not see us
3972          */
3973         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3974
3975         /*
3976          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3977          * timer is running.
3978          */
3979         if (empty)
3980                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3981
3982         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3983 }
3984
3985 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3986 {
3987         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3988         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3989         struct sched_entity *se;
3990         int enqueue = 1;
3991         long task_delta;
3992
3993         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3994
3995         cfs_rq->throttled = 0;
3996
3997         update_rq_clock(rq);
3998
3999         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4000         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
4001         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
4002         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4003
4004         /* update hierarchical throttle state */
4005         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4006
4007         if (!cfs_rq->load.weight)
4008                 return;
4009
4010         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4011         for_each_sched_entity(se) {
4012                 if (se->on_rq)
4013                         enqueue = 0;
4014
4015                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4016                 if (enqueue)
4017                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4018                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4019
4020                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4021                         break;
4022         }
4023
4024         if (!se)
4025                 add_nr_running(rq, task_delta);
4026
4027         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4028         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4029                 resched_curr(rq);
4030 }
4031
4032 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4033                 u64 remaining, u64 expires)
4034 {
4035         struct cfs_rq *cfs_rq;
4036         u64 runtime;
4037         u64 starting_runtime = remaining;
4038
4039         rcu_read_lock();
4040         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4041                                 throttled_list) {
4042                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4043
4044                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4045                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4046                         goto next;
4047
4048                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4049                 if (runtime > remaining)
4050                         runtime = remaining;
4051                 remaining -= runtime;
4052
4053                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4054                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4055
4056                 /* we check whether we're throttled above */
4057                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4058                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4059
4060 next:
4061                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4062
4063                 if (!remaining)
4064                         break;
4065         }
4066         rcu_read_unlock();
4067
4068         return starting_runtime - remaining;
4069 }
4070
4071 /*
4072  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4073  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4074  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4075  * used to track this state.
4076  */
4077 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4078 {
4079         u64 runtime, runtime_expires;
4080         int throttled;
4081
4082         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4083         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4084                 goto out_deactivate;
4085
4086         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4087         cfs_b->nr_periods += overrun;
4088
4089         /*
4090          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4091          * we're going inactive then everything else can be deferred
4092          */
4093         if (cfs_b->idle && !throttled)
4094                 goto out_deactivate;
4095
4096         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4097
4098         if (!throttled) {
4099                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4100                 cfs_b->idle = 1;
4101                 return 0;
4102         }
4103
4104         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4105         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4106
4107         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4108
4109         /*
4110          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4111          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4112          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4113          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4114          * only by limited amounts in that extreme case.
4115          */
4116         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4117                 runtime = cfs_b->runtime;
4118                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4119                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4120                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4121                                                  runtime_expires);
4122                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4123
4124                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4125
4126                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4127         }
4128
4129         /*
4130          * While we are ensured activity in the period following an
4131          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4132          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4133          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4134          */
4135         cfs_b->idle = 0;
4136
4137         return 0;
4138
4139 out_deactivate:
4140         return 1;
4141 }
4142
4143 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4144 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4145 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4146 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4147 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4148 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4149
4150 /*
4151  * Are we near the end of the current quota period?
4152  *
4153  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4154  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4155  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4156  */
4157 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4158 {
4159         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4160         u64 remaining;
4161
4162         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4163         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4164                 return 1;
4165
4166         /* is a quota refresh about to occur? */
4167         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4168         if (remaining < min_expire)
4169                 return 1;
4170
4171         return 0;
4172 }
4173
4174 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4175 {
4176         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4177
4178         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4179         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4180                 return;
4181
4182         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4183                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4184                         HRTIMER_MODE_REL);
4185 }
4186
4187 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4188 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4189 {
4190         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4191         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4192
4193         if (slack_runtime <= 0)
4194                 return;
4195
4196         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4197         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4198             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4199                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4200
4201                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4202                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4203                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4204                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4205         }
4206         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4207
4208         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4209         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4210 }
4211
4212 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4213 {
4214         if (!cfs_bandwidth_used())
4215                 return;
4216
4217         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4218                 return;
4219
4220         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4221 }
4222
4223 /*
4224  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4225  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4226  */
4227 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4228 {
4229         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4230         u64 expires;
4231
4232         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4233         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4234         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4235                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4236                 return;
4237         }
4238
4239         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4240                 runtime = cfs_b->runtime;
4241
4242         expires = cfs_b->runtime_expires;
4243         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4244
4245         if (!runtime)
4246                 return;
4247
4248         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4249
4250         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4251         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4252                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4253         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4254 }
4255
4256 /*
4257  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4258  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4259  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4260  */
4261 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4262 {
4263         if (!cfs_bandwidth_used())
4264                 return;
4265
4266         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4267         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4268                 return;
4269
4270         /* ensure the group is not already throttled */
4271         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4272                 return;
4273
4274         /* update runtime allocation */
4275         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4276         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4277                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4278 }
4279
4280 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4281 {
4282         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4283
4284         if (!cfs_bandwidth_used())
4285                 return;
4286
4287         if (!tg->parent)
4288                 return;
4289
4290         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4291         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4292
4293         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4294         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4295 }
4296
4297 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4298 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4299 {
4300         if (!cfs_bandwidth_used())
4301                 return false;
4302
4303         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4304                 return false;
4305
4306         /*
4307          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4308          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4309          */
4310         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4311                 return true;
4312
4313         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4314         return true;
4315 }
4316
4317 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4318 {
4319         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4320                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4321
4322         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4323
4324         return HRTIMER_NORESTART;
4325 }
4326
4327 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4328 {
4329         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4330                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4331         int overrun;
4332         int idle = 0;
4333
4334         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4335         for (;;) {
4336                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4337                 if (!overrun)
4338                         break;
4339
4340                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4341         }
4342         if (idle)
4343                 cfs_b->period_active = 0;
4344         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4345
4346         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4347 }
4348
4349 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4350 {
4351         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4352         cfs_b->runtime = 0;
4353         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4354         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4355
4356         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4357         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4358         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4359         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4360         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4361 }
4362
4363 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4364 {
4365         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4366         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4367 }
4368
4369 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4370 {
4371         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4372
4373         if (!cfs_b->period_active) {
4374                 cfs_b->period_active = 1;
4375                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4376                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4377         }
4378 }
4379
4380 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4381 {
4382         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4383         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4384                 return;
4385
4386         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4387         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4388 }
4389
4390 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4391 {
4392         struct cfs_rq *cfs_rq;
4393
4394         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4395                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4396
4397                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4398                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4399                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4400         }
4401 }
4402
4403 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4404 {
4405         struct cfs_rq *cfs_rq;
4406
4407         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4408                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4409                         continue;
4410
4411                 /*
4412                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4413                  * there's some valid quota amount
4414                  */
4415                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4416                 /*
4417                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4418                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4419                  */
4420                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4421
4422                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4423                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4424         }
4425 }
4426
4427 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4428 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4429 {
4430         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4431 }
4432
4433 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4434 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4435 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4436 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4437 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4438
4439 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4440 {
4441         return 0;
4442 }
4443
4444 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4445 {
4446         return 0;
4447 }
4448
4449 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4450                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4451 {
4452         return 0;
4453 }
4454
4455 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4456
4457 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4458 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4459 #endif
4460
4461 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4462 {
4463         return NULL;
4464 }
4465 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4466 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4467 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4468
4469 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4470
4471 /**************************************************
4472  * CFS operations on tasks:
4473  */
4474
4475 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4476 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4477 {
4478         struct sched_entity *se = &p->se;
4479         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4480
4481         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4482
4483         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4484                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4485                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4486                 s64 delta = slice - ran;
4487
4488                 if (delta < 0) {
4489                         if (rq->curr == p)
4490                                 resched_curr(rq);
4491                         return;
4492                 }
4493                 hrtick_start(rq, delta);
4494         }
4495 }
4496
4497 /*
4498  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4499  * current task is from our class and nr_running is low enough
4500  * to matter.
4501  */
4502 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4503 {
4504         struct task_struct *curr = rq->curr;
4505
4506         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4507                 return;
4508
4509         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4510                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4511 }
4512 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4513 static inline void
4514 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4515 {
4516 }
4517
4518 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4519 {
4520 }
4521 #endif
4522
4523 /*
4524  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4525  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4526  * then put the task into the rbtree:
4527  */
4528 static void
4529 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4530 {
4531         struct cfs_rq *cfs_rq;
4532         struct sched_entity *se = &p->se;
4533
4534         /*
4535          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4536          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4537          * passed.
4538          */
4539         if (p->in_iowait)
4540                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4541
4542         for_each_sched_entity(se) {
4543                 if (se->on_rq)
4544                         break;
4545                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4546                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4547
4548                 /*
4549                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4550                  *
4551                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4552                  * post the final h_nr_running increment below.
4553                  */
4554                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4555                         break;
4556                 cfs_rq->h_nr_running++;
4557
4558                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4559         }
4560
4561         for_each_sched_entity(se) {
4562                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4563                 cfs_rq->h_nr_running++;
4564
4565                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4566                         break;
4567
4568                 update_load_avg(se, 1);
4569                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4570         }
4571
4572         if (!se)
4573                 add_nr_running(rq, 1);
4574
4575         hrtick_update(rq);
4576 }
4577
4578 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4579
4580 /*
4581  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4582  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4583  * update the fair scheduling stats:
4584  */
4585 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4586 {
4587         struct cfs_rq *cfs_rq;
4588         struct sched_entity *se = &p->se;
4589         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4590
4591         for_each_sched_entity(se) {
4592                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4593                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4594
4595                 /*
4596                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4597                  *
4598                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4599                  * post the final h_nr_running decrement below.
4600                 */
4601                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4602                         break;
4603                 cfs_rq->h_nr_running--;
4604
4605                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4606                 if (cfs_rq->load.weight) {
4607                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4608                         se = parent_entity(se);
4609                         /*
4610                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4611                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4612                          */
4613                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4614                                 set_next_buddy(se);
4615                         break;
4616                 }
4617                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4618         }
4619
4620         for_each_sched_entity(se) {
4621                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4622                 cfs_rq->h_nr_running--;
4623
4624                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4625                         break;
4626
4627                 update_load_avg(se, 1);
4628                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4629         }
4630
4631         if (!se)
4632                 sub_nr_running(rq, 1);
4633
4634         hrtick_update(rq);
4635 }
4636
4637 #ifdef CONFIG_SMP
4638
4639 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4640 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4641 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4642
4643 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4644 /*
4645  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4646  */
4647
4648 /*
4649  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4650  *
4651  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4652  *
4653  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4654  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4655  *
4656  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4657  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4658  *
4659  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4660  *
4661  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4662  *
4663  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4664  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4665  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4666  * fixed_power_int())
4667  *
4668  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4669  */
4670 #define DEGRADE_SHIFT           7
4671
4672 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4673 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4674         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4675         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4676         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4677         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4678         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4679 };
4680
4681 /*
4682  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4683  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4684  * adding any new load.
4685  */
4686 static unsigned long
4687 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4688 {
4689         int j = 0;
4690
4691         if (!missed_updates)
4692                 return load;
4693
4694         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4695                 return 0;
4696
4697         if (idx == 1)
4698                 return load >> missed_updates;
4699
4700         while (missed_updates) {
4701                 if (missed_updates % 2)
4702                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4703
4704                 missed_updates >>= 1;
4705                 j++;
4706         }
4707         return load;
4708 }
4709 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4710
4711 /**
4712  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4713  * @this_rq: The rq to update statistics for
4714  * @this_load: The current load
4715  * @pending_updates: The number of missed updates
4716  *
4717  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4718  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4719  *
4720  * This function computes a decaying average:
4721  *
4722  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4723  *
4724  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4725  * the @pending_updates argument.
4726  *
4727  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4728  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4729  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4730  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4731  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4732  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4733  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4734  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4735  *
4736  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4737  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4738  *
4739  * For regular NOHZ, this reduces to:
4740  *
4741  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4742  *
4743  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4744  * term.
4745  */
4746 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4747                             unsigned long pending_updates)
4748 {
4749         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4750         int i, scale;
4751
4752         this_rq->nr_load_updates++;
4753
4754         /* Update our load: */
4755         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4756         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4757                 unsigned long old_load, new_load;
4758
4759                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4760
4761                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4762 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4763                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4764                 if (tickless_load) {
4765                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4766                         /*
4767                          * old_load can never be a negative value because a
4768                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4769                          * original tickless_load.
4770                          */
4771                         old_load += tickless_load;
4772                 }
4773 #endif
4774                 new_load = this_load;
4775                 /*
4776                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4777                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4778                  * example.
4779                  */
4780                 if (new_load > old_load)
4781                         new_load += scale - 1;
4782
4783                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4784         }
4785
4786         sched_avg_update(this_rq);
4787 }
4788
4789 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4790 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4791 {
4792         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4793 }
4794
4795 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4796 /*
4797  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4798  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4799  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4800  *
4801  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4802  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4803  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4804  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4805  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4806  *
4807  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4808  */
4809
4810 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4811                                  unsigned long curr_jiffies,
4812                                  unsigned long load)
4813 {
4814         unsigned long pending_updates;
4815
4816         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4817         if (pending_updates) {
4818                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4819                 /*
4820                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4821                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4822                  * its weighted load.
4823                  */
4824                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4825         }
4826 }
4827
4828 /*
4829  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4830  * idle balance.
4831  */
4832 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4833 {
4834         /*
4835          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4836          */
4837         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4838                 return;
4839
4840         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4841 }
4842
4843 /*
4844  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4845  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4846  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4847  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4848  */
4849 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4850 {
4851         struct rq *this_rq = this_rq();
4852
4853         /*
4854          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4855          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4856          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4857          */
4858         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4859 }
4860
4861 /*
4862  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4863  */
4864 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4865 {
4866         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4867         struct rq *this_rq = this_rq();
4868         unsigned long load;
4869
4870         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4871                 return;
4872
4873         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4874         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4875         update_rq_clock(this_rq);
4876         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4877         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4878 }
4879 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4880 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4881                                         unsigned long curr_jiffies,
4882                                         unsigned long load) { }
4883 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4884
4885 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4886 {
4887 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4888         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4889         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4890 #endif
4891         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4892 }
4893
4894 /*
4895  * Called from scheduler_tick()
4896  */
4897 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4898 {
4899         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4900
4901         if (tick_nohz_tick_stopped())
4902                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4903         else
4904                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4905 }
4906
4907 /*
4908  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4909  * according to the scheduling class and "nice" value.
4910  *
4911  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4912  * balance conservatively.
4913  */
4914 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4915 {
4916         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4917         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4918
4919         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4920                 return total;
4921
4922         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4923 }
4924
4925 /*
4926  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4927  * according to the scheduling class and "nice" value.
4928  */
4929 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4930 {
4931         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4932         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4933
4934         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4935                 return total;
4936
4937         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4938 }
4939
4940 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4941 {
4942         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4943 }
4944
4945 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4946 {
4947         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4948 }
4949
4950 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4951 {
4952         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4953         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4954         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4955
4956         if (nr_running)
4957                 return load_avg / nr_running;
4958
4959         return 0;
4960 }
4961
4962 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4963 /*
4964  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4965  *
4966  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4967  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4968  * can calculate the shift in shares.
4969  *
4970  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4971  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4972  * total group weight.
4973  *
4974  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4975  * distribution (s_i) using:
4976  *
4977  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4978  *
4979  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4980  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4981  * shares distribution (s_i):
4982  *
4983  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4984  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4985  *
4986  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4987  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4988  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4989  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4990  *
4991  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4992  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4993  *
4994  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4995  *
4996  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4997  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4998  * weight and shares distributions like:
4999  *
5000  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
5001  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
5002  *
5003  * We can then compute the difference in effective weight by using:
5004  *
5005  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
5006  *
5007  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
5008  *
5009  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
5010  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
5011  * 4/7) times the weight of the group.
5012  */
5013 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5014 {
5015         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5016
5017         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5018                 return wl;
5019
5020         for_each_sched_entity(se) {
5021                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5022                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5023
5024                 tg = cfs_rq->tg;
5025
5026                 /*
5027                  * W = @wg + \Sum rw_j
5028                  */
5029                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5030
5031                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5032                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5033                 W += w;
5034
5035                 /*
5036                  * w = rw_i + @wl
5037                  */
5038                 w += wl;
5039
5040                 /*
5041                  * wl = S * s'_i; see (2)
5042                  */
5043                 if (W > 0 && w < W)
5044                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5045                 else
5046                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5047
5048                 /*
5049                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5050                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5051                  * calc_cfs_shares().
5052                  */
5053                 if (wl < MIN_SHARES)
5054                         wl = MIN_SHARES;
5055
5056                 /*
5057                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5058                  */
5059                 wl -= se->avg.load_avg;
5060
5061                 /*
5062                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5063                  * the final effective load change on the root group. Since
5064                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5065                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5066                  * resulting from this level per the above.
5067                  */
5068                 wg = 0;
5069         }
5070
5071         return wl;
5072 }
5073 #else
5074
5075 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5076 {
5077         return wl;
5078 }
5079
5080 #endif
5081
5082 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5083 {
5084         /*
5085          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5086          * jiffy will not have built up many flips.
5087          */
5088         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5089                 current->wakee_flips >>= 1;
5090                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5091         }
5092
5093         if (current->last_wakee != p) {
5094                 current->last_wakee = p;
5095                 current->wakee_flips++;
5096         }
5097 }
5098
5099 /*
5100  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5101  *
5102  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5103  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5104  *
5105  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5106  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5107  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5108  *
5109  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5110  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5111  *
5112  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5113  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5114  * socket size.
5115  */
5116 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5117 {
5118         unsigned int master = current->wakee_flips;
5119         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5120         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5121
5122         if (master < slave)
5123                 swap(master, slave);
5124         if (slave < factor || master < slave * factor)
5125                 return 0;
5126         return 1;
5127 }
5128
5129 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5130                        int prev_cpu, int sync)
5131 {
5132         s64 this_load, load;
5133         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5134         int idx, this_cpu;
5135         struct task_group *tg;
5136         unsigned long weight;
5137         int balanced;
5138
5139         idx       = sd->wake_idx;
5140         this_cpu  = smp_processor_id();
5141         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5142         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5143
5144         /*
5145          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5146          * effect of the currently running task from the load
5147          * of the current CPU:
5148          */
5149         if (sync) {
5150                 tg = task_group(current);
5151                 weight = current->se.avg.load_avg;
5152
5153                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5154                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5155         }
5156
5157         tg = task_group(p);
5158         weight = p->se.avg.load_avg;
5159
5160         /*
5161          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5162          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5163          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5164          * about that, so that's good too.
5165          *
5166          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5167          * task to be woken on this_cpu.
5168          */
5169         this_eff_load = 100;
5170         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5171
5172         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5173         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5174
5175         if (this_load > 0) {
5176                 this_eff_load *= this_load +
5177                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5178
5179                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5180         }
5181
5182         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5183
5184         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5185
5186         if (!balanced)
5187                 return 0;
5188
5189         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5190         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5191
5192         return 1;
5193 }
5194
5195 /*
5196  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5197  * domain.
5198  */
5199 static struct sched_group *
5200 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5201                   int this_cpu, int sd_flag)
5202 {
5203         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5204         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5205         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5206         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5207
5208         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5209                 load_idx = sd->wake_idx;
5210
5211         do {
5212                 unsigned long load, avg_load;
5213                 int local_group;
5214                 int i;
5215
5216                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5217                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5218                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5219                         continue;
5220
5221                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5222                                                sched_group_cpus(group));
5223
5224                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5225                 avg_load = 0;
5226
5227                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5228                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5229                         if (local_group)
5230                                 load = source_load(i, load_idx);
5231                         else
5232                                 load = target_load(i, load_idx);
5233
5234                         avg_load += load;
5235                 }
5236
5237                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5238                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5239
5240                 if (local_group) {
5241                         this_load = avg_load;
5242                 } else if (avg_load < min_load) {
5243                         min_load = avg_load;
5244                         idlest = group;
5245                 }
5246         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5247
5248         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5249                 return NULL;
5250         return idlest;
5251 }
5252
5253 /*
5254  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5255  */
5256 static int
5257 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5258 {
5259         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5260         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5261         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5262         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5263         int shallowest_idle_cpu = -1;
5264         int i;
5265
5266         /* Check if we have any choice: */
5267         if (group->group_weight == 1)
5268                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5269
5270         /* Traverse only the allowed CPUs */
5271         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5272                 if (idle_cpu(i)) {
5273                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5274                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5275                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5276                                 /*
5277                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5278                                  * has the smallest exit latency irrespective
5279                                  * of any idle timestamp.
5280                                  */
5281                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5282                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5283                                 shallowest_idle_cpu = i;
5284                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5285                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5286                                 /*
5287                                  * If equal or no active idle state, then
5288                                  * the most recently idled CPU might have
5289                                  * a warmer cache.
5290                                  */
5291                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5292                                 shallowest_idle_cpu = i;
5293                         }
5294                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5295                         load = weighted_cpuload(i);
5296                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5297                                 min_load = load;
5298                                 least_loaded_cpu = i;
5299                         }
5300                 }
5301         }
5302
5303         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5304 }
5305
5306 /*
5307  * Implement a for_each_cpu() variant that starts the scan at a given cpu
5308  * (@start), and wraps around.
5309  *
5310  * This is used to scan for idle CPUs; such that not all CPUs looking for an
5311  * idle CPU find the same CPU. The down-side is that tasks tend to cycle
5312  * through the LLC domain.
5313  *
5314  * Especially tbench is found sensitive to this.
5315  */
5316
5317 static int cpumask_next_wrap(int n, const struct cpumask *mask, int start, int *wrapped)
5318 {
5319         int next;
5320
5321 again:
5322         next = find_next_bit(cpumask_bits(mask), nr_cpumask_bits, n+1);
5323
5324         if (*wrapped) {
5325                 if (next >= start)
5326                         return nr_cpumask_bits;
5327         } else {
5328                 if (next >= nr_cpumask_bits) {
5329                         *wrapped = 1;
5330                         n = -1;
5331                         goto again;
5332                 }
5333         }
5334
5335         return next;
5336 }
5337
5338 #define for_each_cpu_wrap(cpu, mask, start, wrap)                               \
5339         for ((wrap) = 0, (cpu) = (start)-1;                                     \
5340                 (cpu) = cpumask_next_wrap((cpu), (mask), (start), &(wrap)),     \
5341                 (cpu) < nr_cpumask_bits; )
5342
5343 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5344
5345 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5346 {
5347         struct sched_domain_shared *sds;
5348
5349         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5350         if (sds)
5351                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5352 }
5353
5354 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5355 {
5356         struct sched_domain_shared *sds;
5357
5358         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5359         if (sds)
5360                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5361
5362         return def;
5363 }
5364
5365 /*
5366  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5367  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5368  *
5369  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5370  * state should be fairly cheap.
5371  */
5372 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5373 {
5374         int core = cpu_of(rq);
5375         int cpu;
5376
5377         rcu_read_lock();
5378         if (test_idle_cores(core, true))
5379                 goto unlock;
5380
5381         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5382                 if (cpu == core)
5383                         continue;
5384
5385                 if (!idle_cpu(cpu))
5386                         goto unlock;
5387         }
5388
5389         set_idle_cores(core, 1);
5390 unlock:
5391         rcu_read_unlock();
5392 }
5393
5394 /*
5395  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5396  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5397  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5398  */
5399 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5400 {
5401         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5402         int core, cpu, wrap;
5403
5404         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5405                 return -1;
5406
5407         if (!test_idle_cores(target, false))
5408                 return -1;
5409
5410         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), tsk_cpus_allowed(p));
5411
5412         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target, wrap) {
5413                 bool idle = true;
5414
5415                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5416                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5417                         if (!idle_cpu(cpu))
5418                                 idle = false;
5419                 }
5420
5421                 if (idle)
5422                         return core;
5423         }
5424
5425         /*
5426          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5427          */
5428         set_idle_cores(target, 0);
5429
5430         return -1;
5431 }
5432
5433 /*
5434  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5435  */
5436 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5437 {
5438         int cpu;
5439
5440         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5441                 return -1;
5442
5443         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5444                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5445                         continue;
5446                 if (idle_cpu(cpu))
5447                         return cpu;
5448         }
5449
5450         return -1;
5451 }
5452
5453 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5454
5455 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5456 {
5457         return -1;
5458 }
5459
5460 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5461 {
5462         return -1;
5463 }
5464
5465 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5466
5467 /*
5468  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5469  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5470  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5471  */
5472 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5473 {
5474         struct sched_domain *this_sd;
5475         u64 avg_cost, avg_idle = this_rq()->avg_idle;
5476         u64 time, cost;
5477         s64 delta;
5478         int cpu, wrap;
5479
5480         this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5481         if (!this_sd)
5482                 return -1;
5483
5484         avg_cost = this_sd->avg_scan_cost;
5485
5486         /*
5487          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5488          * particularly is sensitive here.
5489          */
5490         if ((avg_idle / 512) < avg_cost)
5491                 return -1;
5492
5493         time = local_clock();
5494
5495         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target, wrap) {
5496                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5497                         continue;
5498                 if (idle_cpu(cpu))
5499                         break;
5500         }
5501
5502         time = local_clock() - time;
5503         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5504         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5505         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5506
5507         return cpu;
5508 }
5509
5510 /*
5511  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5512  */
5513 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5514 {
5515         struct sched_domain *sd;
5516         int i;
5517
5518         if (idle_cpu(target))
5519                 return target;
5520
5521         /*
5522          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5523          */
5524         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5525                 return prev;
5526
5527         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5528         if (!sd)
5529                 return target;
5530
5531         i = select_idle_core(p, sd, target);
5532         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5533                 return i;
5534
5535         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5536         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5537                 return i;
5538
5539         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5540         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5541                 return i;
5542
5543         return target;
5544 }
5545
5546 /*
5547  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5548  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5549  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5550  * CFS task (ie cpu_capacity).
5551  *
5552  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5553  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5554  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5555  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5556  * (arch_scale_freq_capacity()).
5557  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5558  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5559  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5560  *
5561  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5562  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5563  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5564  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5565  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5566  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5567  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5568  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5569  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5570  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5571  */
5572 static int cpu_util(int cpu)
5573 {
5574         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5575         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5576
5577         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5578 }
5579
5580 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5581 {
5582         return p->se.avg.util_avg;
5583 }
5584
5585 /*
5586  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5587  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5588  *
5589  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5590  * BALANCE_WAKE sort things out.
5591  */
5592 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5593 {
5594         long min_cap, max_cap;
5595
5596         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5597         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5598
5599         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5600         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5601                 return 0;
5602
5603         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5604 }
5605
5606 /*
5607  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5608  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5609  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5610  *
5611  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5612  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5613  *
5614  * Returns the target cpu number.
5615  *
5616  * preempt must be disabled.
5617  */
5618 static int
5619 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5620 {
5621         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5622         int cpu = smp_processor_id();
5623         int new_cpu = prev_cpu;
5624         int want_affine = 0;
5625         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5626
5627         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5628                 record_wakee(p);
5629                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5630                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5631         }
5632
5633         rcu_read_lock();
5634         for_each_domain(cpu, tmp) {
5635                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5636                         break;
5637
5638                 /*
5639                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5640                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5641                  */
5642                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5643                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5644                         affine_sd = tmp;
5645                         break;
5646                 }
5647
5648                 if (tmp->flags & sd_flag)
5649                         sd = tmp;
5650                 else if (!want_affine)
5651                         break;
5652         }
5653
5654         if (affine_sd) {
5655                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5656                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
5657                         new_cpu = cpu;
5658         }
5659
5660         if (!sd) {
5661                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5662                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
5663
5664         } else while (sd) {
5665                 struct sched_group *group;
5666                 int weight;
5667
5668                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5669                         sd = sd->child;
5670                         continue;
5671                 }
5672
5673                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5674                 if (!group) {
5675                         sd = sd->child;
5676                         continue;
5677                 }
5678
5679                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5680                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5681                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5682                         sd = sd->child;
5683                         continue;
5684                 }
5685
5686                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5687                 cpu = new_cpu;
5688                 weight = sd->span_weight;
5689                 sd = NULL;
5690                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5691                         if (weight <= tmp->span_weight)
5692                                 break;
5693                         if (tmp->flags & sd_flag)
5694                                 sd = tmp;
5695                 }
5696                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5697         }
5698         rcu_read_unlock();
5699
5700         return new_cpu;
5701 }
5702
5703 /*
5704  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5705  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5706  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5707  */
5708 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5709 {
5710         /*
5711          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5712          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5713          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5714          * the task on the new runqueue.
5715          */
5716         if (p->state == TASK_WAKING) {
5717                 struct sched_entity *se = &p->se;
5718                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5719                 u64 min_vruntime;
5720
5721 #ifndef CONFIG_64BIT
5722                 u64 min_vruntime_copy;
5723
5724                 do {
5725                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5726                         smp_rmb();
5727                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5728                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5729 #else
5730                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5731 #endif
5732
5733                 se->vruntime -= min_vruntime;
5734         }
5735
5736         /*
5737          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5738          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5739          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5740          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5741          * load sounds not bad.
5742          */
5743         remove_entity_load_avg(&p->se);
5744
5745         /* Tell new CPU we are migrated */
5746         p->se.avg.last_update_time = 0;
5747
5748         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5749         p->se.exec_start = 0;
5750 }
5751
5752 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5753 {
5754         remove_entity_load_avg(&p->se);
5755 }
5756 #endif /* CONFIG_SMP */
5757
5758 static unsigned long
5759 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5760 {
5761         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5762
5763         /*
5764          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5765          * to virtual-time in his units.
5766          *
5767          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5768          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5769          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5770          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5771          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5772          *
5773          * This is especially important for buddies when the leftmost
5774          * task is higher priority than the buddy.
5775          */
5776         return calc_delta_fair(gran, se);
5777 }
5778
5779 /*
5780  * Should 'se' preempt 'curr'.
5781  *
5782  *             |s1
5783  *        |s2
5784  *   |s3
5785  *         g
5786  *      |<--->|c
5787  *
5788  *  w(c, s1) = -1
5789  *  w(c, s2) =  0
5790  *  w(c, s3) =  1
5791  *
5792  */
5793 static int
5794 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5795 {
5796         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5797
5798         if (vdiff <= 0)
5799                 return -1;
5800
5801         gran = wakeup_gran(curr, se);
5802         if (vdiff > gran)
5803                 return 1;
5804
5805         return 0;
5806 }
5807
5808 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5809 {
5810         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5811                 return;
5812
5813         for_each_sched_entity(se)
5814                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5815 }
5816
5817 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5818 {
5819         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5820                 return;
5821
5822         for_each_sched_entity(se)
5823                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5824 }
5825
5826 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5827 {
5828         for_each_sched_entity(se)
5829                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5830 }
5831
5832 /*
5833  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5834  */
5835 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5836 {
5837         struct task_struct *curr = rq->curr;
5838         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5839         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5840         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5841         int next_buddy_marked = 0;
5842
5843         if (unlikely(se == pse))
5844                 return;
5845
5846         /*
5847          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5848          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5849          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5850          * next-buddy nomination below.
5851          */
5852         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5853                 return;
5854
5855         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5856                 set_next_buddy(pse);
5857                 next_buddy_marked = 1;
5858         }
5859
5860         /*
5861          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5862          * wake up path.
5863          *
5864          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5865          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5866          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5867          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5868          * below.
5869          */
5870         if (test_tsk_need_resched(curr))
5871                 return;
5872
5873         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5874         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5875             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5876                 goto preempt;
5877
5878         /*
5879          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5880          * is driven by the tick):
5881          */
5882         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5883                 return;
5884
5885         find_matching_se(&se, &pse);
5886         update_curr(cfs_rq_of(se));
5887         BUG_ON(!pse);
5888         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5889                 /*
5890                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5891                  * triggering this preemption.
5892                  */
5893                 if (!next_buddy_marked)
5894                         set_next_buddy(pse);
5895                 goto preempt;
5896         }
5897
5898         return;
5899
5900 preempt:
5901         resched_curr(rq);
5902         /*
5903          * Only set the backward buddy when the current task is still
5904          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5905          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5906          * point, either of which can * drop the rq lock.
5907          *
5908          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5909          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5910          */
5911         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5912                 return;
5913
5914         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5915                 set_last_buddy(se);
5916 }
5917
5918 static struct task_struct *
5919 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5920 {
5921         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5922         struct sched_entity *se;
5923         struct task_struct *p;
5924         int new_tasks;
5925
5926 again:
5927 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5928         if (!cfs_rq->nr_running)
5929                 goto idle;
5930
5931         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5932                 goto simple;
5933
5934         /*
5935          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5936          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5937          *
5938          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5939          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5940          */
5941
5942         do {
5943                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5944
5945                 /*
5946                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5947                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5948                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5949                  * forget we've ever seen it.
5950                  */
5951                 if (curr) {
5952                         if (curr->on_rq)
5953                                 update_curr(cfs_rq);
5954                         else
5955                                 curr = NULL;
5956
5957                         /*
5958                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5959                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5960                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5961                          * be correct.
5962                          */
5963                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5964                                 goto simple;
5965                 }
5966
5967                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5968                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5969         } while (cfs_rq);
5970
5971         p = task_of(se);
5972
5973         /*
5974          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5975          * is a different task than we started out with, try and touch the
5976          * least amount of cfs_rqs.
5977          */
5978         if (prev != p) {
5979                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5980
5981                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5982                         int se_depth = se->depth;
5983                         int pse_depth = pse->depth;
5984
5985                         if (se_depth <= pse_depth) {
5986                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5987                                 pse = parent_entity(pse);
5988                         }
5989                         if (se_depth >= pse_depth) {
5990                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5991                                 se = parent_entity(se);
5992                         }
5993                 }
5994
5995                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5996                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5997         }
5998
5999         if (hrtick_enabled(rq))
6000                 hrtick_start_fair(rq, p);
6001
6002         return p;
6003 simple:
6004         cfs_rq = &rq->cfs;
6005 #endif
6006
6007         if (!cfs_rq->nr_running)
6008                 goto idle;
6009
6010         put_prev_task(rq, prev);
6011
6012         do {
6013                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6014                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6015                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6016         } while (cfs_rq);
6017
6018         p = task_of(se);
6019
6020         if (hrtick_enabled(rq))
6021                 hrtick_start_fair(rq, p);
6022
6023         return p;
6024
6025 idle:
6026         /*
6027          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6028          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6029          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6030          * re-start the picking loop.
6031          */
6032         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
6033         new_tasks = idle_balance(rq);
6034         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
6035         /*
6036          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6037          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6038          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6039          */
6040         if (new_tasks < 0)
6041                 return RETRY_TASK;
6042
6043         if (new_tasks > 0)
6044                 goto again;
6045
6046         return NULL;
6047 }
6048
6049 /*
6050  * Account for a descheduled task:
6051  */
6052 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6053 {
6054         struct sched_entity *se = &prev->se;
6055         struct cfs_rq *cfs_rq;
6056
6057         for_each_sched_entity(se) {
6058                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6059                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6060         }
6061 }
6062
6063 /*
6064  * sched_yield() is very simple
6065  *
6066  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6067  */
6068 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6069 {
6070         struct task_struct *curr = rq->curr;
6071         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6072         struct sched_entity *se = &curr->se;
6073
6074         /*
6075          * Are we the only task in the tree?
6076          */
6077         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6078                 return;
6079
6080         clear_buddies(cfs_rq, se);
6081
6082         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6083                 update_rq_clock(rq);
6084                 /*
6085                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6086                  */
6087                 update_curr(cfs_rq);
6088                 /*
6089                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6090                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6091                  * and double the fastpath cost.
6092                  */
6093                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6094         }
6095
6096         set_skip_buddy(se);
6097 }
6098
6099 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6100 {
6101         struct sched_entity *se = &p->se;
6102
6103         /* throttled hierarchies are not runnable */
6104         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6105                 return false;
6106
6107         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6108         set_next_buddy(se);
6109
6110         yield_task_fair(rq);
6111
6112         return true;
6113 }
6114
6115 #ifdef CONFIG_SMP
6116 /**************************************************
6117  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6118  *
6119  * BASICS
6120  *
6121  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6122  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6123  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6124  *
6125  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6126  *
6127  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6128  * W_i,0 is defined as:
6129  *
6130  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6131  *
6132  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6133  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6134  *
6135  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6136  * weight:
6137  *
6138  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6139  *
6140  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6141  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6142  * can also include other factors [XXX].
6143  *
6144  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6145  * directly from (1):
6146  *
6147  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6148  *
6149  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6150  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6151  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6152  *
6153  * [XXX expand on:
6154  *     - infeasible weights;
6155  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6156  *
6157  *
6158  * SCHED DOMAINS
6159  *
6160  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6161  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6162  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6163  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6164  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6165  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6166  * the groups.
6167  *
6168  * This yields:
6169  *
6170  *     log_2 n     1     n
6171  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6172  *     i = 0      2^i   2^i
6173  *                               `- size of each group
6174  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6175  *         |         `- freq
6176  *         `- sum over all levels
6177  *
6178  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6179  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6180  *
6181  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6182  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6183  *
6184  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6185  *
6186  *             log_2 n
6187  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6188  *             k = 0
6189  *
6190  * And you'll find that:
6191  *
6192  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6193  *
6194  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6195  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6196  * of:
6197  *
6198  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6199  *
6200  *
6201  * WORK CONSERVING
6202  *
6203  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6204  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6205  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6206  *
6207  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6208  * time.
6209  *
6210  * [XXX more?]
6211  *
6212  *
6213  * CGROUPS
6214  *
6215  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6216  *
6217  *                                s_k,i
6218  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6219  *                                 S_k
6220  *
6221  * Where
6222  *
6223  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6224  *
6225  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6226  *
6227  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6228  * property.
6229  *
6230  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6231  *      rewrite all of this once again.]
6232  */
6233
6234 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6235
6236 enum fbq_type { regular, remote, all };
6237
6238 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6239 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6240 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6241 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6242
6243 struct lb_env {
6244         struct sched_domain     *sd;
6245
6246         struct rq               *src_rq;
6247         int                     src_cpu;
6248
6249         int                     dst_cpu;
6250         struct rq               *dst_rq;
6251
6252         struct cpumask          *dst_grpmask;
6253         int                     new_dst_cpu;
6254         enum cpu_idle_type      idle;
6255         long                    imbalance;
6256         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6257         struct cpumask          *cpus;
6258
6259         unsigned int            flags;
6260
6261         unsigned int            loop;
6262         unsigned int            loop_break;
6263         unsigned int            loop_max;
6264
6265         enum fbq_type           fbq_type;
6266         struct list_head        tasks;
6267 };
6268
6269 /*
6270  * Is this task likely cache-hot:
6271  */
6272 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6273 {
6274         s64 delta;
6275
6276         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6277
6278         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6279                 return 0;
6280
6281         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6282                 return 0;
6283
6284         /*
6285          * Buddy candidates are cache hot:
6286          */
6287         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6288                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6289                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6290                 return 1;
6291
6292         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6293                 return 1;
6294         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6295                 return 0;
6296
6297         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6298
6299         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6300 }
6301
6302 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6303 /*
6304  * Returns 1, if task migration degrades locality
6305  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6306  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6307  */
6308 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6309 {
6310         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6311         unsigned long src_faults, dst_faults;
6312         int src_nid, dst_nid;
6313
6314         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6315                 return -1;
6316
6317         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6318                 return -1;
6319
6320         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6321         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6322
6323         if (src_nid == dst_nid)
6324                 return -1;
6325
6326         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6327         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6328                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6329                         return 1;
6330                 else
6331                         return -1;
6332         }
6333
6334         /* Encourage migration to the preferred node. */
6335         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6336                 return 0;
6337
6338         if (numa_group) {
6339                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6340                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6341         } else {
6342                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6343                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6344         }
6345
6346         return dst_faults < src_faults;
6347 }
6348
6349 #else
6350 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6351                                              struct lb_env *env)
6352 {
6353         return -1;
6354 }
6355 #endif
6356
6357 /*
6358  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6359  */
6360 static
6361 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6362 {
6363         int tsk_cache_hot;
6364
6365         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6366
6367         /*
6368          * We do not migrate tasks that are:
6369          * 1) throttled_lb_pair, or
6370          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6371          * 3) running (obviously), or
6372          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6373          */
6374         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6375                 return 0;
6376
6377         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6378                 int cpu;
6379
6380                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6381
6382                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6383
6384                 /*
6385                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6386                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6387                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6388                  *
6389                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6390                  * one in current iteration.
6391                  */
6392                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6393                         return 0;
6394
6395                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6396                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6397                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6398                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6399                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6400                                 break;
6401                         }
6402                 }
6403
6404                 return 0;
6405         }
6406
6407         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6408         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6409
6410         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6411                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6412                 return 0;
6413         }
6414
6415         /*
6416          * Aggressive migration if:
6417          * 1) destination numa is preferred
6418          * 2) task is cache cold, or
6419          * 3) too many balance attempts have failed.
6420          */
6421         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6422         if (tsk_cache_hot == -1)
6423                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6424
6425         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6426             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6427                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6428                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6429                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6430                 }
6431                 return 1;
6432         }
6433
6434         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6435         return 0;
6436 }
6437
6438 /*
6439  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6440  */
6441 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6442 {
6443         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6444
6445         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6446         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6447         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6448 }
6449
6450 /*
6451  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6452  * part of active balancing operations within "domain".
6453  *
6454  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6455  */
6456 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6457 {
6458         struct task_struct *p, *n;
6459
6460         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6461
6462         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6463                 if (!can_migrate_task(p, env))
6464                         continue;
6465
6466                 detach_task(p, env);
6467
6468                 /*
6469                  * Right now, this is only the second place where
6470                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6471                  * so we can safely collect stats here rather than
6472                  * inside detach_tasks().
6473                  */
6474                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6475                 return p;
6476         }
6477         return NULL;
6478 }
6479
6480 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6481
6482 /*
6483  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6484  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6485  *
6486  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6487  */
6488 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6489 {
6490         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6491         struct task_struct *p;
6492         unsigned long load;
6493         int detached = 0;
6494
6495         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6496
6497         if (env->imbalance <= 0)
6498                 return 0;
6499
6500         while (!list_empty(tasks)) {
6501                 /*
6502                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6503                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6504                  */
6505                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6506                         break;
6507
6508                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6509
6510                 env->loop++;
6511                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6512                 if (env->loop > env->loop_max)
6513                         break;
6514
6515                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6516                 if (env->loop > env->loop_break) {
6517                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6518                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6519                         break;
6520                 }
6521
6522                 if (!can_migrate_task(p, env))
6523                         goto next;
6524
6525                 load = task_h_load(p);
6526
6527                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6528                         goto next;
6529
6530                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6531                         goto next;
6532
6533                 detach_task(p, env);
6534                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6535
6536                 detached++;
6537                 env->imbalance -= load;
6538
6539 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6540                 /*
6541                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6542                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6543                  * the critical section.
6544                  */
6545                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6546                         break;
6547 #endif
6548
6549                 /*
6550                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6551                  * weighted load.
6552                  */
6553                 if (env->imbalance <= 0)
6554                         break;
6555
6556                 continue;
6557 next:
6558                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6559         }
6560
6561         /*
6562          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6563          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6564          * than inside detach_one_task().
6565          */
6566         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6567
6568         return detached;
6569 }
6570
6571 /*
6572  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6573  */
6574 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6575 {
6576         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6577
6578         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6579         activate_task(rq, p, 0);
6580         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6581         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6582 }
6583
6584 /*
6585  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6586  * its new rq.
6587  */
6588 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6589 {
6590         raw_spin_lock(&rq->lock);
6591         attach_task(rq, p);
6592         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6593 }
6594
6595 /*
6596  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6597  * new rq.
6598  */
6599 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6600 {
6601         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6602         struct task_struct *p;
6603
6604         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6605
6606         while (!list_empty(tasks)) {
6607                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6608                 list_del_init(&p->se.group_node);
6609
6610                 attach_task(env->dst_rq, p);
6611         }
6612
6613         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6614 }
6615
6616 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6617 static void update_blocked_averages(int cpu)
6618 {
6619         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6620         struct cfs_rq *cfs_rq;
6621         unsigned long flags;
6622
6623         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6624         update_rq_clock(rq);
6625
6626         /*
6627          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6628          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6629          */
6630         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6631                 /* throttled entities do not contribute to load */
6632                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6633                         continue;
6634
6635                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6636                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6637         }
6638         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6639 }
6640
6641 /*
6642  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6643  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6644  * group is a fraction of its parents load.
6645  */
6646 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6647 {
6648         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6649         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6650         unsigned long now = jiffies;
6651         unsigned long load;
6652
6653         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6654                 return;
6655
6656         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6657         for_each_sched_entity(se) {
6658                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6659                 cfs_rq->h_load_next = se;
6660                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6661                         break;
6662         }
6663
6664         if (!se) {
6665                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6666                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6667         }
6668
6669         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6670                 load = cfs_rq->h_load;
6671                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6672                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6673                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6674                 cfs_rq->h_load = load;
6675                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6676         }
6677 }
6678
6679 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6680 {
6681         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6682
6683         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6684         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6685                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6686 }
6687 #else
6688 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6689 {
6690         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6691         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6692         unsigned long flags;
6693
6694         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6695         update_rq_clock(rq);
6696         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6697         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6698 }
6699
6700 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6701 {
6702         return p->se.avg.load_avg;
6703 }
6704 #endif
6705
6706 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6707
6708 enum group_type {
6709         group_other = 0,
6710         group_imbalanced,
6711         group_overloaded,
6712 };
6713
6714 /*
6715  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6716  */
6717 struct sg_lb_stats {
6718         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6719         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6720         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6721         unsigned long load_per_task;
6722         unsigned long group_capacity;
6723         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6724         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6725         unsigned int idle_cpus;
6726         unsigned int group_weight;
6727         enum group_type group_type;
6728         int group_no_capacity;
6729 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6730         unsigned int nr_numa_running;
6731         unsigned int nr_preferred_running;
6732 #endif
6733 };
6734
6735 /*
6736  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6737  *               during load balancing.
6738  */
6739 struct sd_lb_stats {
6740         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6741         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6742         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6743         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6744         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6745
6746         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6747         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6748 };
6749
6750 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6751 {
6752         /*
6753          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6754          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6755          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6756          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6757          */
6758         *sds = (struct sd_lb_stats){
6759                 .busiest = NULL,
6760                 .local = NULL,
6761                 .total_load = 0UL,
6762                 .total_capacity = 0UL,
6763                 .busiest_stat = {
6764                         .avg_load = 0UL,
6765                         .sum_nr_running = 0,
6766                         .group_type = group_other,
6767                 },
6768         };
6769 }
6770
6771 /**
6772  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6773  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6774  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6775  *
6776  * Return: The load index.
6777  */
6778 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6779                                         enum cpu_idle_type idle)
6780 {
6781         int load_idx;
6782
6783         switch (idle) {
6784         case CPU_NOT_IDLE:
6785                 load_idx = sd->busy_idx;
6786                 break;
6787
6788         case CPU_NEWLY_IDLE:
6789                 load_idx = sd->newidle_idx;
6790                 break;
6791         default:
6792                 load_idx = sd->idle_idx;
6793                 break;
6794         }
6795
6796         return load_idx;
6797 }
6798
6799 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6800 {
6801         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6802         u64 total, used, age_stamp, avg;
6803         s64 delta;
6804
6805         /*
6806          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6807          * we read them once before doing sanity checks on them.
6808          */
6809         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6810         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6811         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6812
6813         if (unlikely(delta < 0))
6814                 delta = 0;
6815
6816         total = sched_avg_period() + delta;
6817
6818         used = div_u64(avg, total);
6819
6820         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6821                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6822
6823         return 1;
6824 }
6825
6826 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6827 {
6828         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6829         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6830
6831         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6832
6833         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6834         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6835
6836         if (!capacity)
6837                 capacity = 1;
6838
6839         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6840         sdg->sgc->capacity = capacity;
6841 }
6842
6843 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6844 {
6845         struct sched_domain *child = sd->child;
6846         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6847         unsigned long capacity;
6848         unsigned long interval;
6849
6850         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6851         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6852         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6853
6854         if (!child) {
6855                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6856                 return;
6857         }
6858
6859         capacity = 0;
6860
6861         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6862                 /*
6863                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6864                  * span the current group.
6865                  */
6866
6867                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6868                         struct sched_group_capacity *sgc;
6869                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6870
6871                         /*
6872                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6873                          * gets here before we've attached the domains to the
6874                          * runqueues.
6875                          *
6876                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6877                          * in update_cpu_capacity().
6878                          *
6879                          * This avoids capacity from being 0 and
6880                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6881                          */
6882                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6883                                 capacity += capacity_of(cpu);
6884                                 continue;
6885                         }
6886
6887                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6888                         capacity += sgc->capacity;
6889                 }
6890         } else  {
6891                 /*
6892                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6893                  * span the current group.
6894                  */
6895
6896                 group = child->groups;
6897                 do {
6898                         capacity += group->sgc->capacity;
6899                         group = group->next;
6900                 } while (group != child->groups);
6901         }
6902
6903         sdg->sgc->capacity = capacity;
6904 }
6905
6906 /*
6907  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6908  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6909  * Return true is the capacity is reduced
6910  */
6911 static inline int
6912 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6913 {
6914         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6915                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6916 }
6917
6918 /*
6919  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6920  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6921  *
6922  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6923  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6924  * Something like:
6925  *
6926  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6927  *              *     * * *
6928  *
6929  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6930  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6931  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6932  *
6933  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6934  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6935  * moving tasks due to affinity constraints.
6936  *
6937  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6938  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6939  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6940  * to create an effective group imbalance.
6941  *
6942  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6943  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6944  * subtle and fragile situation.
6945  */
6946
6947 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6948 {
6949         return group->sgc->imbalance;
6950 }
6951
6952 /*
6953  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6954  * be used by some tasks.
6955  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6956  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6957  * available capacity for CFS tasks.
6958  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6959  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6960  * capacity in meaningful for the load balancer.
6961  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6962  * any benefit for the load balance.
6963  */
6964 static inline bool
6965 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6966 {
6967         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6968                 return true;
6969
6970         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6971                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6972                 return true;
6973
6974         return false;
6975 }
6976
6977 /*
6978  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6979  *  handle.
6980  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6981  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6982  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6983  *  false.
6984  */
6985 static inline bool
6986 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6987 {
6988         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6989                 return false;
6990
6991         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6992                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6993                 return true;
6994
6995         return false;
6996 }
6997
6998 static inline enum
6999 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7000                           struct sg_lb_stats *sgs)
7001 {
7002         if (sgs->group_no_capacity)
7003                 return group_overloaded;
7004
7005         if (sg_imbalanced(group))
7006                 return group_imbalanced;
7007
7008         return group_other;
7009 }
7010
7011 /**
7012  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7013  * @env: The load balancing environment.
7014  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7015  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7016  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7017  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7018  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7019  */
7020 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7021                         struct sched_group *group, int load_idx,
7022                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7023                         bool *overload)
7024 {
7025         unsigned long load;
7026         int i, nr_running;
7027
7028         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7029
7030         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7031                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7032
7033                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7034                 if (local_group)
7035                         load = target_load(i, load_idx);
7036                 else
7037                         load = source_load(i, load_idx);
7038
7039                 sgs->group_load += load;
7040                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7041                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7042
7043                 nr_running = rq->nr_running;
7044                 if (nr_running > 1)
7045                         *overload = true;
7046
7047 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7048                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7049                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7050 #endif
7051                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7052                 /*
7053                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7054                  */
7055                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7056                         sgs->idle_cpus++;
7057         }
7058
7059         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7060         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7061         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7062
7063         if (sgs->sum_nr_running)
7064                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7065
7066         sgs->group_weight = group->group_weight;
7067
7068         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7069         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7070 }
7071
7072 /**
7073  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7074  * @env: The load balancing environment.
7075  * @sds: sched_domain statistics
7076  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7077  * @sgs: sched_group statistics
7078  *
7079  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7080  * busiest group.
7081  *
7082  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7083  * busiest group. %false otherwise.
7084  */
7085 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7086                                    struct sd_lb_stats *sds,
7087                                    struct sched_group *sg,
7088                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7089 {
7090         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7091
7092         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7093                 return true;
7094
7095         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7096                 return false;
7097
7098         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7099                 return false;
7100
7101         /* This is the busiest node in its class. */
7102         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7103                 return true;
7104
7105         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7106         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7107                 return true;
7108         /*
7109          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7110          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7111          * higher than ourself as busy.
7112          */
7113         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7114                 if (!sds->busiest)
7115                         return true;
7116
7117                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
7118                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
7119                         return true;
7120         }
7121
7122         return false;
7123 }
7124
7125 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7126 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7127 {
7128         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7129                 return regular;
7130         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7131                 return remote;
7132         return all;
7133 }
7134
7135 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7136 {
7137         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7138                 return regular;
7139         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7140                 return remote;
7141         return all;
7142 }
7143 #else
7144 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7145 {
7146         return all;
7147 }
7148
7149 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7150 {
7151         return regular;
7152 }
7153 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7154
7155 /**
7156  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7157  * @env: The load balancing environment.
7158  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7159  */
7160 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7161 {
7162         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7163         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7164         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7165         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7166         bool overload = false;
7167
7168         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7169                 prefer_sibling = 1;
7170
7171         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7172
7173         do {
7174                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7175                 int local_group;
7176
7177                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7178                 if (local_group) {
7179                         sds->local = sg;
7180                         sgs = &sds->local_stat;
7181
7182                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7183                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7184                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7185                 }
7186
7187                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7188                                                 &overload);
7189
7190                 if (local_group)
7191                         goto next_group;
7192
7193                 /*
7194                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7195                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7196                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7197                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7198                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7199                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7200                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7201                  * the tasks on the system).
7202                  */
7203                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7204                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7205                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7206                         sgs->group_no_capacity = 1;
7207                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7208                 }
7209
7210                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7211                         sds->busiest = sg;
7212                         sds->busiest_stat = *sgs;
7213                 }
7214
7215 next_group:
7216                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7217                 sds->total_load += sgs->group_load;
7218                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7219
7220                 sg = sg->next;
7221         } while (sg != env->sd->groups);
7222
7223         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7224                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7225
7226         if (!env->sd->parent) {
7227                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7228                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7229                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7230         }
7231
7232 }
7233
7234 /**
7235  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7236  *                      sched doman.
7237  *
7238  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7239  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7240  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7241  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7242  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7243  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7244  *
7245  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7246  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7247  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7248  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7249  * number.
7250  *
7251  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7252  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7253  *
7254  * @env: The load balancing environment.
7255  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7256  */
7257 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7258 {
7259         int busiest_cpu;
7260
7261         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7262                 return 0;
7263
7264         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7265                 return 0;
7266
7267         if (!sds->busiest)
7268                 return 0;
7269
7270         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7271         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7272                 return 0;
7273
7274         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7275                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7276                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7277
7278         return 1;
7279 }
7280
7281 /**
7282  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7283  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7284  *                      load balancing.
7285  * @env: The load balancing environment.
7286  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7287  */
7288 static inline
7289 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7290 {
7291         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7292         unsigned int imbn = 2;
7293         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7294         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7295
7296         local = &sds->local_stat;
7297         busiest = &sds->busiest_stat;
7298
7299         if (!local->sum_nr_running)
7300                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7301         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7302                 imbn = 1;
7303
7304         scaled_busy_load_per_task =
7305                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7306                 busiest->group_capacity;
7307
7308         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7309             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7310                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7311                 return;
7312         }
7313
7314         /*
7315          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7316          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7317          * moving them.
7318          */
7319
7320         capa_now += busiest->group_capacity *
7321                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7322         capa_now += local->group_capacity *
7323                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7324         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7325
7326         /* Amount of load we'd subtract */
7327         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7328                 capa_move += busiest->group_capacity *
7329                             min(busiest->load_per_task,
7330                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7331         }
7332
7333         /* Amount of load we'd add */
7334         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7335             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7336                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7337                       local->group_capacity;
7338         } else {
7339                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7340                       local->group_capacity;
7341         }
7342         capa_move += local->group_capacity *
7343                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7344         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7345
7346         /* Move if we gain throughput */
7347         if (capa_move > capa_now)
7348                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7349 }
7350
7351 /**
7352  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7353  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7354  * @env: load balance environment
7355  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7356  */
7357 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7358 {
7359         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7360         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7361
7362         local = &sds->local_stat;
7363         busiest = &sds->busiest_stat;
7364
7365         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7366                 /*
7367                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7368                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7369                  */
7370                 busiest->load_per_task =
7371                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7372         }
7373
7374         /*
7375          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7376          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7377          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7378          * skipped when updating the busiest sg:
7379          */
7380         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7381             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7382                 env->imbalance = 0;
7383                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7384         }
7385
7386         /*
7387          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7388          */
7389         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7390             local->group_type   == group_overloaded) {
7391                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7392                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7393                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7394                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7395                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7396                 } else
7397                         load_above_capacity = ~0UL;
7398         }
7399
7400         /*
7401          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7402          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7403          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7404          * we also don't want to reduce the group load below the group
7405          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7406          */
7407         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7408
7409         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7410         env->imbalance = min(
7411                 max_pull * busiest->group_capacity,
7412                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7413         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7414
7415         /*
7416          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7417          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7418          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7419          * moved
7420          */
7421         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7422                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7423 }
7424
7425 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7426
7427 /**
7428  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7429  * if there is an imbalance.
7430  *
7431  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7432  * to restore balance.
7433  *
7434  * @env: The load balancing environment.
7435  *
7436  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7437  */
7438 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7439 {
7440         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7441         struct sd_lb_stats sds;
7442
7443         init_sd_lb_stats(&sds);
7444
7445         /*
7446          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7447          * this level.
7448          */
7449         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7450         local = &sds.local_stat;
7451         busiest = &sds.busiest_stat;
7452
7453         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7454         if (check_asym_packing(env, &sds))
7455                 return sds.busiest;
7456
7457         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7458         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7459                 goto out_balanced;
7460
7461         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7462                                                 / sds.total_capacity;
7463
7464         /*
7465          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7466          * work because they assume all things are equal, which typically
7467          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7468          */
7469         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7470                 goto force_balance;
7471
7472         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7473         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7474             busiest->group_no_capacity)
7475                 goto force_balance;
7476
7477         /*
7478          * If the local group is busier than the selected busiest group
7479          * don't try and pull any tasks.
7480          */
7481         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7482                 goto out_balanced;
7483
7484         /*
7485          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7486          * average load.
7487          */
7488         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7489                 goto out_balanced;
7490
7491         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7492                 /*
7493                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7494                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7495                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7496                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7497                  * might end up to just move the imbalance on another group
7498                  */
7499                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7500                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7501                         goto out_balanced;
7502         } else {
7503                 /*
7504                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7505                  * imbalance_pct to be conservative.
7506                  */
7507                 if (100 * busiest->avg_load <=
7508                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7509                         goto out_balanced;
7510         }
7511
7512 force_balance:
7513         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7514         calculate_imbalance(env, &sds);
7515         return sds.busiest;
7516
7517 out_balanced:
7518         env->imbalance = 0;
7519         return NULL;
7520 }
7521
7522 /*
7523  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7524  */
7525 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7526                                      struct sched_group *group)
7527 {
7528         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7529         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7530         int i;
7531
7532         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7533                 unsigned long capacity, wl;
7534                 enum fbq_type rt;
7535
7536                 rq = cpu_rq(i);
7537                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7538
7539                 /*
7540                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7541                  *  - regular: there are !numa tasks
7542                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7543                  *  - all:     there is no distinction
7544                  *
7545                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7546                  * ignore those when there's better options.
7547                  *
7548                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7549                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7550                  * queue by moving tasks around inside the node.
7551                  *
7552                  * If we cannot move enough load due to this classification
7553                  * the next pass will adjust the group classification and
7554                  * allow migration of more tasks.
7555                  *
7556                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7557                  */
7558                 if (rt > env->fbq_type)
7559                         continue;
7560
7561                 capacity = capacity_of(i);
7562
7563                 wl = weighted_cpuload(i);
7564
7565                 /*
7566                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7567                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7568                  */
7569
7570                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7571                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7572                         continue;
7573
7574                 /*
7575                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7576                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7577                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7578                  * potentially running at a lower capacity.
7579                  *
7580                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7581                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7582                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7583                  * our previous maximum.
7584                  */
7585                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7586                         busiest_load = wl;
7587                         busiest_capacity = capacity;
7588                         busiest = rq;
7589                 }
7590         }
7591
7592         return busiest;
7593 }
7594
7595 /*
7596  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7597  * so long as it is large enough.
7598  */
7599 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7600
7601 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7602 {
7603         struct sched_domain *sd = env->sd;
7604
7605         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7606
7607                 /*
7608                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7609                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7610                  * lowest numbered CPUs.
7611                  */
7612                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7613                         return 1;
7614         }
7615
7616         /*
7617          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7618          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7619          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7620          * available on dst_cpu.
7621          */
7622         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7623             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7624                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7625                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7626                         return 1;
7627         }
7628
7629         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7630 }
7631
7632 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7633
7634 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7635 {
7636         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7637         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7638         int cpu, balance_cpu = -1;
7639
7640         /*
7641          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7642          * to do the newly idle load balance.
7643          */
7644         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7645                 return 1;
7646
7647         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7648         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7649         /* Try to find first idle cpu */
7650         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7651                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7652                         continue;
7653
7654                 balance_cpu = cpu;
7655                 break;
7656         }
7657
7658         if (balance_cpu == -1)
7659                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7660
7661         /*
7662          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7663          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7664          */
7665         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7666 }
7667
7668 /*
7669  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7670  * tasks if there is an imbalance.
7671  */
7672 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7673                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7674                         int *continue_balancing)
7675 {
7676         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7677         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7678         struct sched_group *group;
7679         struct rq *busiest;
7680         unsigned long flags;
7681         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7682
7683         struct lb_env env = {
7684                 .sd             = sd,
7685                 .dst_cpu        = this_cpu,
7686                 .dst_rq         = this_rq,
7687                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7688                 .idle           = idle,
7689                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7690                 .cpus           = cpus,
7691                 .fbq_type       = all,
7692                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7693         };
7694
7695         /*
7696          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7697          * other cpus in our group
7698          */
7699         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7700                 env.dst_grpmask = NULL;
7701
7702         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7703
7704         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
7705
7706 redo:
7707         if (!should_we_balance(&env)) {
7708                 *continue_balancing = 0;
7709                 goto out_balanced;
7710         }
7711
7712         group = find_busiest_group(&env);
7713         if (!group) {
7714                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
7715                 goto out_balanced;
7716         }
7717
7718         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7719         if (!busiest) {
7720                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
7721                 goto out_balanced;
7722         }
7723
7724         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7725
7726         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7727
7728         env.src_cpu = busiest->cpu;
7729         env.src_rq = busiest;
7730
7731         ld_moved = 0;
7732         if (busiest->nr_running > 1) {
7733                 /*
7734                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7735                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7736                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7737                  * correctly treated as an imbalance.
7738                  */
7739                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7740                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7741
7742 more_balance:
7743                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7744
7745                 /*
7746                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7747                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7748                  */
7749                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7750
7751                 /*
7752                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7753                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7754                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7755                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7756                  * See task_rq_lock() family for the details.
7757                  */
7758
7759                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7760
7761                 if (cur_ld_moved) {
7762                         attach_tasks(&env);
7763                         ld_moved += cur_ld_moved;
7764                 }
7765
7766                 local_irq_restore(flags);
7767
7768                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7769                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7770                         goto more_balance;
7771                 }
7772
7773                 /*
7774                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7775                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7776                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7777                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7778                  * sched_group.
7779                  *
7780                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7781                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7782                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7783                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7784                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7785                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7786                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7787                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7788                  * This however should not happen so much in practice and
7789                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7790                  * excess load moved.
7791                  */
7792                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7793
7794                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7795                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7796
7797                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7798                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7799                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7800                         env.loop         = 0;
7801                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7802
7803                         /*
7804                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7805                          * need to continue with same src_cpu.
7806                          */
7807                         goto more_balance;
7808                 }
7809
7810                 /*
7811                  * We failed to reach balance because of affinity.
7812                  */
7813                 if (sd_parent) {
7814                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7815
7816                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7817                                 *group_imbalance = 1;
7818                 }
7819
7820                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7821                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7822                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7823                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7824                                 env.loop = 0;
7825                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7826                                 goto redo;
7827                         }
7828                         goto out_all_pinned;
7829                 }
7830         }
7831
7832         if (!ld_moved) {
7833                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
7834                 /*
7835                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7836                  * We do not want newidle balance, which can be very
7837                  * frequent, pollute the failure counter causing
7838                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7839                  */
7840                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7841                         sd->nr_balance_failed++;
7842
7843                 if (need_active_balance(&env)) {
7844                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7845
7846                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7847                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7848                          * moved to this_cpu
7849                          */
7850                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7851                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7852                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7853                                                             flags);
7854                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7855                                 goto out_one_pinned;
7856                         }
7857
7858                         /*
7859                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7860                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7861                          * only after active load balance is finished.
7862                          */
7863                         if (!busiest->active_balance) {
7864                                 busiest->active_balance = 1;
7865                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7866                                 active_balance = 1;
7867                         }
7868                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7869
7870                         if (active_balance) {
7871                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7872                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7873                                         &busiest->active_balance_work);
7874                         }
7875
7876                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7877                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7878                 }
7879         } else
7880                 sd->nr_balance_failed = 0;
7881
7882         if (likely(!active_balance)) {
7883                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7884                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7885         } else {
7886                 /*
7887                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7888                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7889                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7890                  * detach_tasks).
7891                  */
7892                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7893                         sd->balance_interval *= 2;
7894         }
7895
7896         goto out;
7897
7898 out_balanced:
7899         /*
7900          * We reach balance although we may have faced some affinity
7901          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7902          */
7903         if (sd_parent) {
7904                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7905
7906                 if (*group_imbalance)
7907                         *group_imbalance = 0;
7908         }
7909
7910 out_all_pinned:
7911         /*
7912          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7913          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7914          * can try to migrate them.
7915          */
7916         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
7917
7918         sd->nr_balance_failed = 0;
7919
7920 out_one_pinned:
7921         /* tune up the balancing interval */
7922         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7923                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7924                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7925                 sd->balance_interval *= 2;
7926
7927         ld_moved = 0;
7928 out:
7929         return ld_moved;
7930 }
7931
7932 static inline unsigned long
7933 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7934 {
7935         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7936
7937         if (cpu_busy)
7938                 interval *= sd->busy_factor;
7939
7940         /* scale ms to jiffies */
7941         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7942         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7943
7944         return interval;
7945 }
7946
7947 static inline void
7948 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
7949 {
7950         unsigned long interval, next;
7951
7952         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
7953         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
7954         next = sd->last_balance + interval;
7955
7956         if (time_after(*next_balance, next))
7957                 *next_balance = next;
7958 }
7959
7960 /*
7961  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7962  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7963  */
7964 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7965 {
7966         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7967         int this_cpu = this_rq->cpu;
7968         struct sched_domain *sd;
7969         int pulled_task = 0;
7970         u64 curr_cost = 0;
7971
7972         /*
7973          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7974          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7975          */
7976         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7977
7978         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7979             !this_rq->rd->overload) {
7980                 rcu_read_lock();
7981                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7982                 if (sd)
7983                         update_next_balance(sd, &next_balance);
7984                 rcu_read_unlock();
7985
7986                 goto out;
7987         }
7988
7989         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7990
7991         update_blocked_averages(this_cpu);
7992         rcu_read_lock();
7993         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7994                 int continue_balancing = 1;
7995                 u64 t0, domain_cost;
7996
7997                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7998                         continue;
7999
8000                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8001                         update_next_balance(sd, &next_balance);
8002                         break;
8003                 }
8004
8005                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8006                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8007
8008                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8009                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8010                                                    &continue_balancing);
8011
8012                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8013                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8014                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8015
8016                         curr_cost += domain_cost;
8017                 }
8018
8019                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8020
8021                 /*
8022                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8023                  * now runnable tasks on this rq.
8024                  */
8025                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8026                         break;
8027         }
8028         rcu_read_unlock();
8029
8030         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8031
8032         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8033                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8034
8035         /*
8036          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8037          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8038          * pretend we pulled a task.
8039          */
8040         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8041                 pulled_task = 1;
8042
8043 out:
8044         /* Move the next balance forward */
8045         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8046                 this_rq->next_balance = next_balance;
8047
8048         /* Is there a task of a high priority class? */
8049         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8050                 pulled_task = -1;
8051
8052         if (pulled_task)
8053                 this_rq->idle_stamp = 0;
8054
8055         return pulled_task;
8056 }
8057
8058 /*
8059  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8060  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8061  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8062  * avoids physical / logical imbalances.
8063  */
8064 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8065 {
8066         struct rq *busiest_rq = data;
8067         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8068         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8069         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8070         struct sched_domain *sd;
8071         struct task_struct *p = NULL;
8072
8073         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8074
8075         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8076         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8077                      !busiest_rq->active_balance))
8078                 goto out_unlock;
8079
8080         /* Is there any task to move? */
8081         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8082                 goto out_unlock;
8083
8084         /*
8085          * This condition is "impossible", if it occurs
8086          * we need to fix it. Originally reported by
8087          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8088          */
8089         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8090
8091         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8092         rcu_read_lock();
8093         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8094                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8095                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8096                                 break;
8097         }
8098
8099         if (likely(sd)) {
8100                 struct lb_env env = {
8101                         .sd             = sd,
8102                         .dst_cpu        = target_cpu,
8103                         .dst_rq         = target_rq,
8104                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8105                         .src_rq         = busiest_rq,
8106                         .idle           = CPU_IDLE,
8107                 };
8108
8109                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8110
8111                 p = detach_one_task(&env);
8112                 if (p) {
8113                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8114                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8115                         sd->nr_balance_failed = 0;
8116                 } else {
8117                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8118                 }
8119         }
8120         rcu_read_unlock();
8121 out_unlock:
8122         busiest_rq->active_balance = 0;
8123         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8124
8125         if (p)
8126                 attach_one_task(target_rq, p);
8127
8128         local_irq_enable();
8129
8130         return 0;
8131 }
8132
8133 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8134 {
8135         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8136 }
8137
8138 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8139 /*
8140  * idle load balancing details
8141  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8142  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8143  *   load balancing for all the idle CPUs.
8144  */
8145 static struct {
8146         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8147         atomic_t nr_cpus;
8148         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8149 } nohz ____cacheline_aligned;
8150
8151 static inline int find_new_ilb(void)
8152 {
8153         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8154
8155         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8156                 return ilb;
8157
8158         return nr_cpu_ids;
8159 }
8160
8161 /*
8162  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8163  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8164  * CPU (if there is one).
8165  */
8166 static void nohz_balancer_kick(void)
8167 {
8168         int ilb_cpu;
8169
8170         nohz.next_balance++;
8171
8172         ilb_cpu = find_new_ilb();
8173
8174         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8175                 return;
8176
8177         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8178                 return;
8179         /*
8180          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8181          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8182          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8183          * will be run before returning from the IPI.
8184          */
8185         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8186         return;
8187 }
8188
8189 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8190 {
8191         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8192                 /*
8193                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8194                  */
8195                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8196                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8197                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8198                 }
8199                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8200         }
8201 }
8202
8203 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8204 {
8205         struct sched_domain *sd;
8206         int cpu = smp_processor_id();
8207
8208         rcu_read_lock();
8209         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8210
8211         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8212                 goto unlock;
8213         sd->nohz_idle = 0;
8214
8215         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8216 unlock:
8217         rcu_read_unlock();
8218 }
8219
8220 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8221 {
8222         struct sched_domain *sd;
8223         int cpu = smp_processor_id();
8224
8225         rcu_read_lock();
8226         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8227
8228         if (!sd || sd->nohz_idle)
8229                 goto unlock;
8230         sd->nohz_idle = 1;
8231
8232         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8233 unlock:
8234         rcu_read_unlock();
8235 }
8236
8237 /*
8238  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8239  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8240  */
8241 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8242 {
8243         /*
8244          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8245          */
8246         if (!cpu_active(cpu))
8247                 return;
8248
8249         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8250                 return;
8251
8252         /*
8253          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8254          */
8255         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8256                 return;
8257
8258         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8259         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8260         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8261 }
8262 #endif
8263
8264 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8265
8266 /*
8267  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8268  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8269  */
8270 void update_max_interval(void)
8271 {
8272         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8273 }
8274
8275 /*
8276  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8277  * and initiates a balancing operation if so.
8278  *
8279  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8280  */
8281 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8282 {
8283         int continue_balancing = 1;
8284         int cpu = rq->cpu;
8285         unsigned long interval;
8286         struct sched_domain *sd;
8287         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8288         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8289         int update_next_balance = 0;
8290         int need_serialize, need_decay = 0;
8291         u64 max_cost = 0;
8292
8293         update_blocked_averages(cpu);
8294
8295         rcu_read_lock();
8296         for_each_domain(cpu, sd) {
8297                 /*
8298                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8299                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8300                  */
8301                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8302                         sd->max_newidle_lb_cost =
8303                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8304                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8305                         need_decay = 1;
8306                 }
8307                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8308
8309                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8310                         continue;
8311
8312                 /*
8313                  * Stop the load balance at this level. There is another
8314                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8315                  * actively.
8316                  */
8317                 if (!continue_balancing) {
8318                         if (need_decay)
8319                                 continue;
8320                         break;
8321                 }
8322
8323                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8324
8325                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8326                 if (need_serialize) {
8327                         if (!spin_trylock(&balancing))
8328                                 goto out;
8329                 }
8330
8331                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8332                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8333                                 /*
8334                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8335                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8336                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8337                                  */
8338                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8339                         }
8340                         sd->last_balance = jiffies;
8341                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8342                 }
8343                 if (need_serialize)
8344                         spin_unlock(&balancing);
8345 out:
8346                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8347                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8348                         update_next_balance = 1;
8349                 }
8350         }
8351         if (need_decay) {
8352                 /*
8353                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8354                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8355                  */
8356                 rq->max_idle_balance_cost =
8357                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8358         }
8359         rcu_read_unlock();
8360
8361         /*
8362          * next_balance will be updated only when there is a need.
8363          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8364          * updated.
8365          */
8366         if (likely(update_next_balance)) {
8367                 rq->next_balance = next_balance;
8368
8369 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8370                 /*
8371                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8372                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8373                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8374                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8375                  * balance for itself and we need to update the
8376                  * nohz.next_balance accordingly.
8377                  */
8378                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8379                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8380 #endif
8381         }
8382 }
8383
8384 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8385 /*
8386  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8387  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8388  */
8389 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8390 {
8391         int this_cpu = this_rq->cpu;
8392         struct rq *rq;
8393         int balance_cpu;
8394         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8395         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8396         int update_next_balance = 0;
8397
8398         if (idle != CPU_IDLE ||
8399             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8400                 goto end;
8401
8402         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8403                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8404                         continue;
8405
8406                 /*
8407                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8408                  * work being done for other cpus. Next load
8409                  * balancing owner will pick it up.
8410                  */
8411                 if (need_resched())
8412                         break;
8413
8414                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8415
8416                 /*
8417                  * If time for next balance is due,
8418                  * do the balance.
8419                  */
8420                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8421                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8422                         update_rq_clock(rq);
8423                         cpu_load_update_idle(rq);
8424                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8425                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8426                 }
8427
8428                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8429                         next_balance = rq->next_balance;
8430                         update_next_balance = 1;
8431                 }
8432         }
8433
8434         /*
8435          * next_balance will be updated only when there is a need.
8436          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8437          * updated.
8438          */
8439         if (likely(update_next_balance))
8440                 nohz.next_balance = next_balance;
8441 end:
8442         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8443 }
8444
8445 /*
8446  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8447  * of an idle cpu in the system.
8448  *   - This rq has more than one task.
8449  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8450  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8451  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8452  *     multiple busy cpu.
8453  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8454  *     domain span are idle.
8455  */
8456 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8457 {
8458         unsigned long now = jiffies;
8459         struct sched_domain_shared *sds;
8460         struct sched_domain *sd;
8461         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8462         bool kick = false;
8463
8464         if (unlikely(rq->idle_balance))
8465                 return false;
8466
8467        /*
8468         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8469         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8470         */
8471         set_cpu_sd_state_busy();
8472         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8473
8474         /*
8475          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8476          * balancing.
8477          */
8478         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8479                 return false;
8480
8481         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8482                 return false;
8483
8484         if (rq->nr_running >= 2)
8485                 return true;
8486
8487         rcu_read_lock();
8488         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8489         if (sds) {
8490                 /*
8491                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8492                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8493                  */
8494                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8495                 if (nr_busy > 1) {
8496                         kick = true;
8497                         goto unlock;
8498                 }
8499
8500         }
8501
8502         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8503         if (sd) {
8504                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8505                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8506                         kick = true;
8507                         goto unlock;
8508                 }
8509         }
8510
8511         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8512         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8513                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8514                 kick = true;
8515                 goto unlock;
8516         }
8517
8518 unlock:
8519         rcu_read_unlock();
8520         return kick;
8521 }
8522 #else
8523 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8524 #endif
8525
8526 /*
8527  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8528  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8529  */
8530 static __latent_entropy void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8531 {
8532         struct rq *this_rq = this_rq();
8533         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8534                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8535
8536         /*
8537          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8538          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8539          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8540          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8541          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8542          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8543          */
8544         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8545         rebalance_domains(this_rq, idle);
8546 }
8547
8548 /*
8549  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8550  */
8551 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8552 {
8553         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8554         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8555                 return;
8556
8557         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8558                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8559 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8560         if (nohz_kick_needed(rq))
8561                 nohz_balancer_kick();
8562 #endif
8563 }
8564
8565 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8566 {
8567         update_sysctl();
8568
8569         update_runtime_enabled(rq);
8570 }
8571
8572 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8573 {
8574         update_sysctl();
8575
8576         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8577         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8578 }
8579
8580 #endif /* CONFIG_SMP */
8581
8582 /*
8583  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8584  */
8585 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8586 {
8587         struct cfs_rq *cfs_rq;
8588         struct sched_entity *se = &curr->se;
8589
8590         for_each_sched_entity(se) {
8591                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8592                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8593         }
8594
8595         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8596                 task_tick_numa(rq, curr);
8597 }
8598
8599 /*
8600  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8601  *  - child not yet on the tasklist
8602  *  - preemption disabled
8603  */
8604 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8605 {
8606         struct cfs_rq *cfs_rq;
8607         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8608         struct rq *rq = this_rq();
8609
8610         raw_spin_lock(&rq->lock);
8611         update_rq_clock(rq);
8612
8613         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8614         curr = cfs_rq->curr;
8615         if (curr) {
8616                 update_curr(cfs_rq);
8617                 se->vruntime = curr->vruntime;
8618         }
8619         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8620
8621         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8622                 /*
8623                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8624                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8625                  */
8626                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8627                 resched_curr(rq);
8628         }
8629
8630         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8631         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8632 }
8633
8634 /*
8635  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8636  * the current task.
8637  */
8638 static void
8639 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8640 {
8641         if (!task_on_rq_queued(p))
8642                 return;
8643
8644         /*
8645          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8646          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8647          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8648          */
8649         if (rq->curr == p) {
8650                 if (p->prio > oldprio)
8651                         resched_curr(rq);
8652         } else
8653                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8654 }
8655
8656 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8657 {
8658         struct sched_entity *se = &p->se;
8659
8660         /*
8661          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8662          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8663          * vruntime.
8664          */
8665         if (p->on_rq)
8666                 return true;
8667
8668         /*
8669          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8670          * But there are some cases where it has already been normalized:
8671          *
8672          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8673          *   wake_up_new_task().
8674          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8675          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8676          */
8677         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8678                 return true;
8679
8680         return false;
8681 }
8682
8683 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8684 {
8685         struct sched_entity *se = &p->se;
8686         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8687         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8688
8689         if (!vruntime_normalized(p)) {
8690                 /*
8691                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8692                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8693                  */
8694                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8695                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8696         }
8697
8698         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8699         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8700         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8701         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8702 }
8703
8704 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8705 {
8706         struct sched_entity *se = &p->se;
8707         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8708         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8709
8710 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8711         /*
8712          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8713          * class maintain depth value), reset depth properly.
8714          */
8715         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8716 #endif
8717
8718         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8719         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8720         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8721         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8722
8723         if (!vruntime_normalized(p))
8724                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8725 }
8726
8727 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8728 {
8729         detach_task_cfs_rq(p);
8730 }
8731
8732 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8733 {
8734         attach_task_cfs_rq(p);
8735
8736         if (task_on_rq_queued(p)) {
8737                 /*
8738                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8739                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8740                  * if we can still preempt the current task.
8741                  */
8742                 if (rq->curr == p)
8743                         resched_curr(rq);
8744                 else
8745                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8746         }
8747 }
8748
8749 /* Account for a task changing its policy or group.
8750  *
8751  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8752  * migrates between groups/classes.
8753  */
8754 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8755 {
8756         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8757
8758         for_each_sched_entity(se) {
8759                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8760
8761                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8762                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8763                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8764         }
8765 }
8766
8767 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8768 {
8769         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8770         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8771 #ifndef CONFIG_64BIT
8772         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8773 #endif
8774 #ifdef CONFIG_SMP
8775         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8776         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8777 #endif
8778 }
8779
8780 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8781 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8782 {
8783         struct sched_entity *se = &p->se;
8784
8785         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8786         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8787 }
8788
8789 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8790 {
8791         detach_task_cfs_rq(p);
8792         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8793
8794 #ifdef CONFIG_SMP
8795         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8796         p->se.avg.last_update_time = 0;
8797 #endif
8798         attach_task_cfs_rq(p);
8799 }
8800
8801 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8802 {
8803         switch (type) {
8804         case TASK_SET_GROUP:
8805                 task_set_group_fair(p);
8806                 break;
8807
8808         case TASK_MOVE_GROUP:
8809                 task_move_group_fair(p);
8810                 break;
8811         }
8812 }
8813
8814 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8815 {
8816         int i;
8817
8818         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8819
8820         for_each_possible_cpu(i) {
8821                 if (tg->cfs_rq)
8822                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8823                 if (tg->se)
8824                         kfree(tg->se[i]);
8825         }
8826
8827         kfree(tg->cfs_rq);
8828         kfree(tg->se);
8829 }
8830
8831 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8832 {
8833         struct sched_entity *se;
8834         struct cfs_rq *cfs_rq;
8835         struct rq *rq;
8836         int i;
8837
8838         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8839         if (!tg->cfs_rq)
8840                 goto err;
8841         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8842         if (!tg->se)
8843                 goto err;
8844
8845         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8846
8847         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8848
8849         for_each_possible_cpu(i) {
8850                 rq = cpu_rq(i);
8851
8852                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8853                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8854                 if (!cfs_rq)
8855                         goto err;
8856
8857                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8858                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8859                 if (!se)
8860                         goto err_free_rq;
8861
8862                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8863                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8864                 init_entity_runnable_average(se);
8865         }
8866
8867         return 1;
8868
8869 err_free_rq:
8870         kfree(cfs_rq);
8871 err:
8872         return 0;
8873 }
8874
8875 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8876 {
8877         struct sched_entity *se;
8878         struct rq *rq;
8879         int i;
8880
8881         for_each_possible_cpu(i) {
8882                 rq = cpu_rq(i);
8883                 se = tg->se[i];
8884
8885                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8886                 post_init_entity_util_avg(se);
8887                 sync_throttle(tg, i);
8888                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8889         }
8890 }
8891
8892 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8893 {
8894         unsigned long flags;
8895         struct rq *rq;
8896         int cpu;
8897
8898         for_each_possible_cpu(cpu) {
8899                 if (tg->se[cpu])
8900                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8901
8902                 /*
8903                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8904                  * check on_list without danger of it being re-added.
8905                  */
8906                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8907                         continue;
8908
8909                 rq = cpu_rq(cpu);
8910
8911                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8912                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8913                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8914         }
8915 }
8916
8917 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8918                         struct sched_entity *se, int cpu,
8919                         struct sched_entity *parent)
8920 {
8921         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8922
8923         cfs_rq->tg = tg;
8924         cfs_rq->rq = rq;
8925         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8926
8927         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8928         tg->se[cpu] = se;
8929
8930         /* se could be NULL for root_task_group */
8931         if (!se)
8932                 return;
8933
8934         if (!parent) {
8935                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8936                 se->depth = 0;
8937         } else {
8938                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8939                 se->depth = parent->depth + 1;
8940         }
8941
8942         se->my_q = cfs_rq;
8943         /* guarantee group entities always have weight */
8944         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8945         se->parent = parent;
8946 }
8947
8948 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8949
8950 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8951 {
8952         int i;
8953         unsigned long flags;
8954
8955         /*
8956          * We can't change the weight of the root cgroup.
8957          */
8958         if (!tg->se[0])
8959                 return -EINVAL;
8960
8961         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8962
8963         mutex_lock(&shares_mutex);
8964         if (tg->shares == shares)
8965                 goto done;
8966
8967         tg->shares = shares;
8968         for_each_possible_cpu(i) {
8969                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8970                 struct sched_entity *se;
8971
8972                 se = tg->se[i];
8973                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8974                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8975
8976                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8977                 update_rq_clock(rq);
8978                 for_each_sched_entity(se)
8979                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8980                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8981         }
8982
8983 done:
8984         mutex_unlock(&shares_mutex);
8985         return 0;
8986 }
8987 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8988
8989 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8990
8991 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8992 {
8993         return 1;
8994 }
8995
8996 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8997
8998 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8999
9000 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9001
9002
9003 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9004 {
9005         struct sched_entity *se = &task->se;
9006         unsigned int rr_interval = 0;
9007
9008         /*
9009          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9010          * idle runqueue:
9011          */
9012         if (rq->cfs.load.weight)
9013                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9014
9015         return rr_interval;
9016 }
9017
9018 /*
9019  * All the scheduling class methods:
9020  */
9021 const struct sched_class fair_sched_class = {
9022         .next                   = &idle_sched_class,
9023         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9024         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9025         .yield_task             = yield_task_fair,
9026         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9027
9028         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9029
9030         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9031         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9032
9033 #ifdef CONFIG_SMP
9034         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9035         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9036
9037         .rq_online              = rq_online_fair,
9038         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9039
9040         .task_dead              = task_dead_fair,
9041         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9042 #endif
9043
9044         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9045         .task_tick              = task_tick_fair,
9046         .task_fork              = task_fork_fair,
9047
9048         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9049         .switched_from          = switched_from_fair,
9050         .switched_to            = switched_to_fair,
9051
9052         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9053
9054         .update_curr            = update_curr_fair,
9055
9056 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9057         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9058 #endif
9059 };
9060
9061 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9062 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9063 {
9064         struct cfs_rq *cfs_rq;
9065
9066         rcu_read_lock();
9067         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9068                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9069         rcu_read_unlock();
9070 }
9071
9072 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9073 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9074 {
9075         int node;
9076         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9077
9078         for_each_online_node(node) {
9079                 if (p->numa_faults) {
9080                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9081                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9082                 }
9083                 if (p->numa_group) {
9084                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9085                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9086                 }
9087                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9088         }
9089 }
9090 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9091 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9092
9093 __init void init_sched_fair_class(void)
9094 {
9095 #ifdef CONFIG_SMP
9096         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9097
9098 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9099         nohz.next_balance = jiffies;
9100         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9101 #endif
9102 #endif /* SMP */
9103
9104 }