786ef94197e0b49be055a621d2e71fcf001aa76b
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 /*
118  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
119  * util * 1024 < capacity * margin
120  */
121 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
122
123 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
124 {
125         lw->weight += inc;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
130 {
131         lw->weight -= dec;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
136 {
137         lw->weight = w;
138         lw->inv_weight = 0;
139 }
140
141 /*
142  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
143  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
144  * to users decreases. But the relationship is not linear,
145  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
146  * number of CPUs.
147  *
148  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
149  */
150 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
151 {
152         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
153         unsigned int factor;
154
155         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
156         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
157                 factor = 1;
158                 break;
159         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
160                 factor = cpus;
161                 break;
162         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
163         default:
164                 factor = 1 + ilog2(cpus);
165                 break;
166         }
167
168         return factor;
169 }
170
171 static void update_sysctl(void)
172 {
173         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
174
175 #define SET_SYSCTL(name) \
176         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
177         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
178         SET_SYSCTL(sched_latency);
179         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
180 #undef SET_SYSCTL
181 }
182
183 void sched_init_granularity(void)
184 {
185         update_sysctl();
186 }
187
188 #define WMULT_CONST     (~0U)
189 #define WMULT_SHIFT     32
190
191 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
192 {
193         unsigned long w;
194
195         if (likely(lw->inv_weight))
196                 return;
197
198         w = scale_load_down(lw->weight);
199
200         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
201                 lw->inv_weight = 1;
202         else if (unlikely(!w))
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
204         else
205                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
206 }
207
208 /*
209  * delta_exec * weight / lw.weight
210  *   OR
211  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
212  *
213  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
214  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
215  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
216  *
217  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
218  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
219  */
220 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
221 {
222         u64 fact = scale_load_down(weight);
223         int shift = WMULT_SHIFT;
224
225         __update_inv_weight(lw);
226
227         if (unlikely(fact >> 32)) {
228                 while (fact >> 32) {
229                         fact >>= 1;
230                         shift--;
231                 }
232         }
233
234         /* hint to use a 32x32->64 mul */
235         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
236
237         while (fact >> 32) {
238                 fact >>= 1;
239                 shift--;
240         }
241
242         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
243 }
244
245
246 const struct sched_class fair_sched_class;
247
248 /**************************************************************
249  * CFS operations on generic schedulable entities:
250  */
251
252 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
253
254 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
255 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
256 {
257         return cfs_rq->rq;
258 }
259
260 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
261 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
262
263 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
264 {
265 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
266         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
267 #endif
268         return container_of(se, struct task_struct, se);
269 }
270
271 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
272 #define for_each_sched_entity(se) \
273                 for (; se; se = se->parent)
274
275 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
276 {
277         return p->se.cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
281 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
282 {
283         return se->cfs_rq;
284 }
285
286 /* runqueue "owned" by this group */
287 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
288 {
289         return grp->my_q;
290 }
291
292 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
293 {
294         if (!cfs_rq->on_list) {
295                 /*
296                  * Ensure we either appear before our parent (if already
297                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
298                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
299                  * reduces this to two cases.
300                  */
301                 if (cfs_rq->tg->parent &&
302                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
303                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
304                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
305                 } else {
306                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
307                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
308                 }
309
310                 cfs_rq->on_list = 1;
311         }
312 }
313
314 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
315 {
316         if (cfs_rq->on_list) {
317                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
318                 cfs_rq->on_list = 0;
319         }
320 }
321
322 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
323 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
324         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
325
326 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
327 static inline struct cfs_rq *
328 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
329 {
330         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
331                 return se->cfs_rq;
332
333         return NULL;
334 }
335
336 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
337 {
338         return se->parent;
339 }
340
341 static void
342 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
343 {
344         int se_depth, pse_depth;
345
346         /*
347          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
348          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
349          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
350          * parent.
351          */
352
353         /* First walk up until both entities are at same depth */
354         se_depth = (*se)->depth;
355         pse_depth = (*pse)->depth;
356
357         while (se_depth > pse_depth) {
358                 se_depth--;
359                 *se = parent_entity(*se);
360         }
361
362         while (pse_depth > se_depth) {
363                 pse_depth--;
364                 *pse = parent_entity(*pse);
365         }
366
367         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
368                 *se = parent_entity(*se);
369                 *pse = parent_entity(*pse);
370         }
371 }
372
373 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
374
375 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
376 {
377         return container_of(se, struct task_struct, se);
378 }
379
380 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
381 {
382         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
383 }
384
385 #define entity_is_task(se)      1
386
387 #define for_each_sched_entity(se) \
388                 for (; se; se = NULL)
389
390 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
391 {
392         return &task_rq(p)->cfs;
393 }
394
395 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
396 {
397         struct task_struct *p = task_of(se);
398         struct rq *rq = task_rq(p);
399
400         return &rq->cfs;
401 }
402
403 /* runqueue "owned" by this group */
404 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
405 {
406         return NULL;
407 }
408
409 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
410 {
411 }
412
413 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
414 {
415 }
416
417 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
418                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
419
420 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
421 {
422         return NULL;
423 }
424
425 static inline void
426 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
427 {
428 }
429
430 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
431
432 static __always_inline
433 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
434
435 /**************************************************************
436  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
437  */
438
439 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
440 {
441         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
442         if (delta > 0)
443                 max_vruntime = vruntime;
444
445         return max_vruntime;
446 }
447
448 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
449 {
450         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
451         if (delta < 0)
452                 min_vruntime = vruntime;
453
454         return min_vruntime;
455 }
456
457 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
458                                 struct sched_entity *b)
459 {
460         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
461 }
462
463 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
464 {
465         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
466
467         if (cfs_rq->curr)
468                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
469
470         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
471                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
472                                                    struct sched_entity,
473                                                    run_node);
474
475                 if (!cfs_rq->curr)
476                         vruntime = se->vruntime;
477                 else
478                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
479         }
480
481         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
482         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
483 #ifndef CONFIG_64BIT
484         smp_wmb();
485         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
486 #endif
487 }
488
489 /*
490  * Enqueue an entity into the rb-tree:
491  */
492 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
493 {
494         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
495         struct rb_node *parent = NULL;
496         struct sched_entity *entry;
497         int leftmost = 1;
498
499         /*
500          * Find the right place in the rbtree:
501          */
502         while (*link) {
503                 parent = *link;
504                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
505                 /*
506                  * We dont care about collisions. Nodes with
507                  * the same key stay together.
508                  */
509                 if (entity_before(se, entry)) {
510                         link = &parent->rb_left;
511                 } else {
512                         link = &parent->rb_right;
513                         leftmost = 0;
514                 }
515         }
516
517         /*
518          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
519          * used):
520          */
521         if (leftmost)
522                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
523
524         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
525         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
526 }
527
528 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
529 {
530         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
531                 struct rb_node *next_node;
532
533                 next_node = rb_next(&se->run_node);
534                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
535         }
536
537         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
538 }
539
540 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
541 {
542         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
543
544         if (!left)
545                 return NULL;
546
547         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
548 }
549
550 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
551 {
552         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
553
554         if (!next)
555                 return NULL;
556
557         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
558 }
559
560 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
561 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
562 {
563         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
564
565         if (!last)
566                 return NULL;
567
568         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
569 }
570
571 /**************************************************************
572  * Scheduling class statistics methods:
573  */
574
575 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
576                 void __user *buffer, size_t *lenp,
577                 loff_t *ppos)
578 {
579         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
580         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
581
582         if (ret || !write)
583                 return ret;
584
585         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
586                                         sysctl_sched_min_granularity);
587
588 #define WRT_SYSCTL(name) \
589         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
590         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
591         WRT_SYSCTL(sched_latency);
592         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
593 #undef WRT_SYSCTL
594
595         return 0;
596 }
597 #endif
598
599 /*
600  * delta /= w
601  */
602 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
603 {
604         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
605                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
606
607         return delta;
608 }
609
610 /*
611  * The idea is to set a period in which each task runs once.
612  *
613  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
614  * this period because otherwise the slices get too small.
615  *
616  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
617  */
618 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
619 {
620         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
621                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
622         else
623                 return sysctl_sched_latency;
624 }
625
626 /*
627  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
628  * proportional to the weight.
629  *
630  * s = p*P[w/rw]
631  */
632 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
633 {
634         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
635
636         for_each_sched_entity(se) {
637                 struct load_weight *load;
638                 struct load_weight lw;
639
640                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
641                 load = &cfs_rq->load;
642
643                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
644                         lw = cfs_rq->load;
645
646                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
647                         load = &lw;
648                 }
649                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
650         }
651         return slice;
652 }
653
654 /*
655  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
656  *
657  * vs = s/w
658  */
659 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
660 {
661         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
662 }
663
664 #ifdef CONFIG_SMP
665 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
666 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
667
668 /*
669  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
670  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
671  * dependent on this value.
672  */
673 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
674 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
675 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
676
677 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
678 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
679 {
680         struct sched_avg *sa = &se->avg;
681
682         sa->last_update_time = 0;
683         /*
684          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
685          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
686          * will definitely be update (after enqueue).
687          */
688         sa->period_contrib = 1023;
689         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
690         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
691         /*
692          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
693          */
694         sa->util_avg = 0;
695         sa->util_sum = 0;
696         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
697 }
698
699 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
700 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
701 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force);
702 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
703
704 /*
705  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
706  * based on the cfs_rq's current util_avg:
707  *
708  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
709  *
710  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
711  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
712  * as when the series is a harmonic series.
713  *
714  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
715  * only 1/2 of the left utilization budget:
716  *
717  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
718  *
719  * where n denotes the nth task.
720  *
721  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
722  *
723  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
724  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
725  *
726  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
727  * if util_avg > util_avg_cap.
728  */
729 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
730 {
731         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
732         struct sched_avg *sa = &se->avg;
733         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
734         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
735
736         if (cap > 0) {
737                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
738                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
739                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
740
741                         if (sa->util_avg > cap)
742                                 sa->util_avg = cap;
743                 } else {
744                         sa->util_avg = cap;
745                 }
746                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
747         }
748
749         if (entity_is_task(se)) {
750                 struct task_struct *p = task_of(se);
751                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
752                         /*
753                          * For !fair tasks do:
754                          *
755                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
756                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
757                         switched_from_fair(rq, p);
758                          *
759                          * such that the next switched_to_fair() has the
760                          * expected state.
761                          */
762                         se->avg.last_update_time = now;
763                         return;
764                 }
765         }
766
767         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
768         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
769         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
770 }
771
772 #else /* !CONFIG_SMP */
773 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
774 {
775 }
776 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
777 {
778 }
779 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
780 {
781 }
782 #endif /* CONFIG_SMP */
783
784 /*
785  * Update the current task's runtime statistics.
786  */
787 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
788 {
789         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
790         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
791         u64 delta_exec;
792
793         if (unlikely(!curr))
794                 return;
795
796         delta_exec = now - curr->exec_start;
797         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
798                 return;
799
800         curr->exec_start = now;
801
802         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
803                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
804
805         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
806         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
807
808         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
809         update_min_vruntime(cfs_rq);
810
811         if (entity_is_task(curr)) {
812                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
813
814                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
815                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
816                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
817         }
818
819         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
820 }
821
822 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
823 {
824         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
825 }
826
827 static inline void
828 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
829 {
830         u64 wait_start, prev_wait_start;
831
832         if (!schedstat_enabled())
833                 return;
834
835         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
836         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
837
838         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
839             likely(wait_start > prev_wait_start))
840                 wait_start -= prev_wait_start;
841
842         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
843 }
844
845 static inline void
846 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
847 {
848         struct task_struct *p;
849         u64 delta;
850
851         if (!schedstat_enabled())
852                 return;
853
854         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
855
856         if (entity_is_task(se)) {
857                 p = task_of(se);
858                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
859                         /*
860                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
861                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
862                          * prior to migration.
863                          */
864                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
865                         return;
866                 }
867                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
868         }
869
870         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
871                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
872         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
873         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
874         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
875 }
876
877 static inline void
878 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
879 {
880         struct task_struct *tsk = NULL;
881         u64 sleep_start, block_start;
882
883         if (!schedstat_enabled())
884                 return;
885
886         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
887         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
888
889         if (entity_is_task(se))
890                 tsk = task_of(se);
891
892         if (sleep_start) {
893                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
894
895                 if ((s64)delta < 0)
896                         delta = 0;
897
898                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
899                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
900
901                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
902                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
903
904                 if (tsk) {
905                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
906                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
907                 }
908         }
909         if (block_start) {
910                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
911
912                 if ((s64)delta < 0)
913                         delta = 0;
914
915                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
916                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
917
918                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
919                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
920
921                 if (tsk) {
922                         if (tsk->in_iowait) {
923                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
924                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
925                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
926                         }
927
928                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
929
930                         /*
931                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
932                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
933                          * amount of time that the task spent sleeping:
934                          */
935                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
936                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
937                                                 (void *)get_wchan(tsk),
938                                                 delta >> 20);
939                         }
940                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
941                 }
942         }
943 }
944
945 /*
946  * Task is being enqueued - update stats:
947  */
948 static inline void
949 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
950 {
951         if (!schedstat_enabled())
952                 return;
953
954         /*
955          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
956          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
957          */
958         if (se != cfs_rq->curr)
959                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
960
961         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
962                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
963 }
964
965 static inline void
966 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
967 {
968
969         if (!schedstat_enabled())
970                 return;
971
972         /*
973          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
974          * waiting task:
975          */
976         if (se != cfs_rq->curr)
977                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
978
979         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
980                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
981
982                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
983                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
984                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
985                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
986                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
987                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
988         }
989 }
990
991 /*
992  * We are picking a new current task - update its stats:
993  */
994 static inline void
995 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
996 {
997         /*
998          * We are starting a new run period:
999          */
1000         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
1001 }
1002
1003 /**************************************************
1004  * Scheduling class queueing methods:
1005  */
1006
1007 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1008 /*
1009  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1010  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1011  * numa_balancing_scan_size.
1012  */
1013 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1014 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1015
1016 /* Portion of address space to scan in MB */
1017 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1018
1019 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1020 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1021
1022 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1023 {
1024         unsigned long rss = 0;
1025         unsigned long nr_scan_pages;
1026
1027         /*
1028          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1029          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1030          * on resident pages
1031          */
1032         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1033         rss = get_mm_rss(p->mm);
1034         if (!rss)
1035                 rss = nr_scan_pages;
1036
1037         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1038         return rss / nr_scan_pages;
1039 }
1040
1041 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1042 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1043
1044 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1045 {
1046         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1047         unsigned int scan, floor;
1048         unsigned int windows = 1;
1049
1050         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1051                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1052         floor = 1000 / windows;
1053
1054         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1055         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1056 }
1057
1058 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1059 {
1060         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1061         unsigned int smax;
1062
1063         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1064         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1065         return max(smin, smax);
1066 }
1067
1068 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1069 {
1070         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1071         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1072 }
1073
1074 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1075 {
1076         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1077         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1078 }
1079
1080 struct numa_group {
1081         atomic_t refcount;
1082
1083         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1084         int nr_tasks;
1085         pid_t gid;
1086         int active_nodes;
1087
1088         struct rcu_head rcu;
1089         unsigned long total_faults;
1090         unsigned long max_faults_cpu;
1091         /*
1092          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1093          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1094          * more by CPU use than by memory faults.
1095          */
1096         unsigned long *faults_cpu;
1097         unsigned long faults[0];
1098 };
1099
1100 /* Shared or private faults. */
1101 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1102
1103 /* Memory and CPU locality */
1104 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1105
1106 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1107 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1108
1109 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1110 {
1111         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1112 }
1113
1114 /*
1115  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1116  * occupy the first half of the array. The second half of the
1117  * array is for current counters, which are averaged into the
1118  * first set by task_numa_placement.
1119  */
1120 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1121 {
1122         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1123 }
1124
1125 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1126 {
1127         if (!p->numa_faults)
1128                 return 0;
1129
1130         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1131                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1132 }
1133
1134 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1135 {
1136         if (!p->numa_group)
1137                 return 0;
1138
1139         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1140                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1141 }
1142
1143 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1144 {
1145         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1146                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1147 }
1148
1149 /*
1150  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1151  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1152  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1153  */
1154 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1155
1156 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1157 {
1158         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1159 }
1160
1161 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1162 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1163                                         int maxdist, bool task)
1164 {
1165         unsigned long score = 0;
1166         int node;
1167
1168         /*
1169          * All nodes are directly connected, and the same distance
1170          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1171          */
1172         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1173                 return 0;
1174
1175         /*
1176          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1177          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1178          */
1179         for_each_online_node(node) {
1180                 unsigned long faults;
1181                 int dist = node_distance(nid, node);
1182
1183                 /*
1184                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1185                  * for placement; nid was already counted.
1186                  */
1187                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1188                         continue;
1189
1190                 /*
1191                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1192                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1193                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1194                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1195                  * of each group. Skip other nodes.
1196                  */
1197                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1198                                         dist > maxdist)
1199                         continue;
1200
1201                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1202                 if (task)
1203                         faults = task_faults(p, node);
1204                 else
1205                         faults = group_faults(p, node);
1206
1207                 /*
1208                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1209                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1210                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1211                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1212                  * The further away a node is, the less the faults count.
1213                  * This seems to result in good task placement.
1214                  */
1215                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1216                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1217                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1218                 }
1219
1220                 score += faults;
1221         }
1222
1223         return score;
1224 }
1225
1226 /*
1227  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1228  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1229  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1230  * evenly spread out between numa nodes.
1231  */
1232 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1233                                         int dist)
1234 {
1235         unsigned long faults, total_faults;
1236
1237         if (!p->numa_faults)
1238                 return 0;
1239
1240         total_faults = p->total_numa_faults;
1241
1242         if (!total_faults)
1243                 return 0;
1244
1245         faults = task_faults(p, nid);
1246         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1247
1248         return 1000 * faults / total_faults;
1249 }
1250
1251 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1252                                          int dist)
1253 {
1254         unsigned long faults, total_faults;
1255
1256         if (!p->numa_group)
1257                 return 0;
1258
1259         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1260
1261         if (!total_faults)
1262                 return 0;
1263
1264         faults = group_faults(p, nid);
1265         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1266
1267         return 1000 * faults / total_faults;
1268 }
1269
1270 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1271                                 int src_nid, int dst_cpu)
1272 {
1273         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1274         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1275         int last_cpupid, this_cpupid;
1276
1277         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1278
1279         /*
1280          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1281          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1282          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1283          *
1284          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1285          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1286          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1287          *
1288          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1289          * same result twice in a row, given these samples are fully
1290          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1291          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1292          *
1293          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1294          * act on an unlikely task<->page relation.
1295          */
1296         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1297         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1298                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1299                 return false;
1300
1301         /* Always allow migrate on private faults */
1302         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1303                 return true;
1304
1305         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1306         if (!ng)
1307                 return true;
1308
1309         /*
1310          * Destination node is much more heavily used than the source
1311          * node? Allow migration.
1312          */
1313         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1314                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1315                 return true;
1316
1317         /*
1318          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1319          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1320          *
1321          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1322          * --------------- * - > ---------------
1323          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1324          */
1325         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1326                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1327 }
1328
1329 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1330 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1331 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1332 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1333 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1334
1335 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1336 struct numa_stats {
1337         unsigned long nr_running;
1338         unsigned long load;
1339
1340         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1341         unsigned long compute_capacity;
1342
1343         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1344         unsigned long task_capacity;
1345         int has_free_capacity;
1346 };
1347
1348 /*
1349  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1350  */
1351 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1352 {
1353         int smt, cpu, cpus = 0;
1354         unsigned long capacity;
1355
1356         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1357         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1358                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1359
1360                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1361                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1362                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1363
1364                 cpus++;
1365         }
1366
1367         /*
1368          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1369          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1370          * not find this node attractive.
1371          *
1372          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1373          * imbalance and bail there.
1374          */
1375         if (!cpus)
1376                 return;
1377
1378         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1379         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1380         capacity = cpus / smt; /* cores */
1381
1382         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1383                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1384         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1385 }
1386
1387 struct task_numa_env {
1388         struct task_struct *p;
1389
1390         int src_cpu, src_nid;
1391         int dst_cpu, dst_nid;
1392
1393         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1394
1395         int imbalance_pct;
1396         int dist;
1397
1398         struct task_struct *best_task;
1399         long best_imp;
1400         int best_cpu;
1401 };
1402
1403 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1404                              struct task_struct *p, long imp)
1405 {
1406         if (env->best_task)
1407                 put_task_struct(env->best_task);
1408         if (p)
1409                 get_task_struct(p);
1410
1411         env->best_task = p;
1412         env->best_imp = imp;
1413         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1414 }
1415
1416 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1417                                 struct task_numa_env *env)
1418 {
1419         long imb, old_imb;
1420         long orig_src_load, orig_dst_load;
1421         long src_capacity, dst_capacity;
1422
1423         /*
1424          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1425          *
1426          * src_load        dst_load
1427          * ------------ vs ---------
1428          * src_capacity    dst_capacity
1429          */
1430         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1431         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1432
1433         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1434         if (dst_load < src_load)
1435                 swap(dst_load, src_load);
1436
1437         /* Is the difference below the threshold? */
1438         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1439               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1440         if (imb <= 0)
1441                 return false;
1442
1443         /*
1444          * The imbalance is above the allowed threshold.
1445          * Compare it with the old imbalance.
1446          */
1447         orig_src_load = env->src_stats.load;
1448         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1449
1450         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1451                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1452
1453         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1454                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1455
1456         /* Would this change make things worse? */
1457         return (imb > old_imb);
1458 }
1459
1460 /*
1461  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1462  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1463  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1464  * be exchanged with the source task
1465  */
1466 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1467                               long taskimp, long groupimp)
1468 {
1469         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1470         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1471         struct task_struct *cur;
1472         long src_load, dst_load;
1473         long load;
1474         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1475         long moveimp = imp;
1476         int dist = env->dist;
1477
1478         rcu_read_lock();
1479         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1480         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1481                 cur = NULL;
1482
1483         /*
1484          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1485          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1486          */
1487         if (cur == env->p)
1488                 goto unlock;
1489
1490         /*
1491          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1492          * source and destination node. Calculate the total differential for
1493          * the source task and potential destination task. The more negative
1494          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1495          * be incurred if the tasks were swapped.
1496          */
1497         if (cur) {
1498                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1499                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1500                         goto unlock;
1501
1502                 /*
1503                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1504                  * in any group then look only at task weights.
1505                  */
1506                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1507                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1508                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1509                         /*
1510                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1511                          * tasks within a group over tiny differences.
1512                          */
1513                         if (cur->numa_group)
1514                                 imp -= imp/16;
1515                 } else {
1516                         /*
1517                          * Compare the group weights. If a task is all by
1518                          * itself (not part of a group), use the task weight
1519                          * instead.
1520                          */
1521                         if (cur->numa_group)
1522                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1523                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1524                         else
1525                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1526                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1527                 }
1528         }
1529
1530         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1531                 goto unlock;
1532
1533         if (!cur) {
1534                 /* Is there capacity at our destination? */
1535                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1536                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1537                         goto unlock;
1538
1539                 goto balance;
1540         }
1541
1542         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1543         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1544                         dst_rq->nr_running == 1)
1545                 goto assign;
1546
1547         /*
1548          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1549          */
1550 balance:
1551         load = task_h_load(env->p);
1552         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1553         src_load = env->src_stats.load - load;
1554
1555         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1556                 /*
1557                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1558                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1559                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1560                  * so an actually idle CPU will win.
1561                  */
1562                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1563                         imp = moveimp - 1;
1564                         cur = NULL;
1565                         goto assign;
1566                 }
1567         }
1568
1569         if (imp <= env->best_imp)
1570                 goto unlock;
1571
1572         if (cur) {
1573                 load = task_h_load(cur);
1574                 dst_load -= load;
1575                 src_load += load;
1576         }
1577
1578         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1579                 goto unlock;
1580
1581         /*
1582          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1583          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1584          */
1585         if (!cur)
1586                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1587                                                    env->dst_cpu);
1588
1589 assign:
1590         task_numa_assign(env, cur, imp);
1591 unlock:
1592         rcu_read_unlock();
1593 }
1594
1595 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1596                                 long taskimp, long groupimp)
1597 {
1598         int cpu;
1599
1600         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1601                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1602                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1603                         continue;
1604
1605                 env->dst_cpu = cpu;
1606                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1607         }
1608 }
1609
1610 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1611 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1612 {
1613         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1614         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1615
1616         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1617                 return false;
1618
1619         /*
1620          * Only consider a task move if the source has a higher load
1621          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1622          *
1623          *      src->load                dst->load
1624          * --------------------- vs ---------------------
1625          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1626          */
1627         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1628
1629             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1630                 return true;
1631
1632         return false;
1633 }
1634
1635 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1636 {
1637         struct task_numa_env env = {
1638                 .p = p,
1639
1640                 .src_cpu = task_cpu(p),
1641                 .src_nid = task_node(p),
1642
1643                 .imbalance_pct = 112,
1644
1645                 .best_task = NULL,
1646                 .best_imp = 0,
1647                 .best_cpu = -1,
1648         };
1649         struct sched_domain *sd;
1650         unsigned long taskweight, groupweight;
1651         int nid, ret, dist;
1652         long taskimp, groupimp;
1653
1654         /*
1655          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1656          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1657          *
1658          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1659          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1660          * to satisfy here.
1661          */
1662         rcu_read_lock();
1663         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1664         if (sd)
1665                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1666         rcu_read_unlock();
1667
1668         /*
1669          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1670          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1671          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1672          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1673          */
1674         if (unlikely(!sd)) {
1675                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1676                 return -EINVAL;
1677         }
1678
1679         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1680         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1681         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1682         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1683         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1684         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1685         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1686         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1687
1688         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1689         if (numa_has_capacity(&env))
1690                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1691
1692         /*
1693          * Look at other nodes in these cases:
1694          * - there is no space available on the preferred_nid
1695          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1696          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1697          *   we need to check other locations.
1698          */
1699         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1700                 for_each_online_node(nid) {
1701                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1702                                 continue;
1703
1704                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1705                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1706                                                 dist != env.dist) {
1707                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1708                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1709                         }
1710
1711                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1712                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1713                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1714                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1715                                 continue;
1716
1717                         env.dist = dist;
1718                         env.dst_nid = nid;
1719                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1720                         if (numa_has_capacity(&env))
1721                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1722                 }
1723         }
1724
1725         /*
1726          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1727          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1728          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1729          * settle down.
1730          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1731          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1732          */
1733         if (p->numa_group) {
1734                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1735
1736                 if (env.best_cpu == -1)
1737                         nid = env.src_nid;
1738                 else
1739                         nid = env.dst_nid;
1740
1741                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1742                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1743         }
1744
1745         /* No better CPU than the current one was found. */
1746         if (env.best_cpu == -1)
1747                 return -EAGAIN;
1748
1749         /*
1750          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1751          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1752          */
1753         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1754
1755         if (env.best_task == NULL) {
1756                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1757                 if (ret != 0)
1758                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1759                 return ret;
1760         }
1761
1762         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1763         if (ret != 0)
1764                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1765         put_task_struct(env.best_task);
1766         return ret;
1767 }
1768
1769 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1770 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1771 {
1772         unsigned long interval = HZ;
1773
1774         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1775         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1776                 return;
1777
1778         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1779         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1780         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1781
1782         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1783         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1784                 return;
1785
1786         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1787         task_numa_migrate(p);
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1792  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1793  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1794  * located.
1795  */
1796 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1797 {
1798         unsigned long faults, max_faults = 0;
1799         int nid, active_nodes = 0;
1800
1801         for_each_online_node(nid) {
1802                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1803                 if (faults > max_faults)
1804                         max_faults = faults;
1805         }
1806
1807         for_each_online_node(nid) {
1808                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1809                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1810                         active_nodes++;
1811         }
1812
1813         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1814         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1815 }
1816
1817 /*
1818  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1819  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1820  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1821  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1822  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1823  */
1824 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1825 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1826
1827 /*
1828  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1829  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1830  * the page accesses are shared with other processes.
1831  * Otherwise, decrease the scan period.
1832  */
1833 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1834                         unsigned long shared, unsigned long private)
1835 {
1836         unsigned int period_slot;
1837         int ratio;
1838         int diff;
1839
1840         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1841         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1842
1843         /*
1844          * If there were no record hinting faults then either the task is
1845          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1846          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1847          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1848          * node is overloaded. In either case, scan slower
1849          */
1850         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1851                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1852                         p->numa_scan_period << 1);
1853
1854                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1855                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1856
1857                 return;
1858         }
1859
1860         /*
1861          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1862          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1863          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1864          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1865          */
1866         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1867         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1868         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1869                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1870                 if (!slot)
1871                         slot = 1;
1872                 diff = slot * period_slot;
1873         } else {
1874                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1875
1876                 /*
1877                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1878                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1879                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1880                  * speaking the intent is that there is little point
1881                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1882                  * simply bounce migrations uselessly
1883                  */
1884                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1885                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1886         }
1887
1888         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1889                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1890         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1895  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1896  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1897  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1898  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1899  */
1900 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1901 {
1902         u64 runtime, delta, now;
1903         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1904         now = p->se.exec_start;
1905         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1906
1907         if (p->last_task_numa_placement) {
1908                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1909                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1910         } else {
1911                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1912                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1913         }
1914
1915         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1916         p->last_task_numa_placement = now;
1917
1918         return delta;
1919 }
1920
1921 /*
1922  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1923  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1924  * otherwise workloads might not converge.
1925  */
1926 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1927 {
1928         nodemask_t nodes;
1929         int dist;
1930
1931         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1932         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1933                 return nid;
1934
1935         /*
1936          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1937          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1938          * both the node itself, and on nearby nodes.
1939          */
1940         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1941                 unsigned long score, max_score = 0;
1942                 int node, max_node = nid;
1943
1944                 dist = sched_max_numa_distance;
1945
1946                 for_each_online_node(node) {
1947                         score = group_weight(p, node, dist);
1948                         if (score > max_score) {
1949                                 max_score = score;
1950                                 max_node = node;
1951                         }
1952                 }
1953                 return max_node;
1954         }
1955
1956         /*
1957          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1958          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1959          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1960          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1961          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1962          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1963          * keep the complexity of the search down.
1964          */
1965         nodes = node_online_map;
1966         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1967                 unsigned long max_faults = 0;
1968                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1969                 int a, b;
1970
1971                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1972                 if (!find_numa_distance(dist))
1973                         continue;
1974
1975                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1976                         unsigned long faults = 0;
1977                         nodemask_t this_group;
1978                         nodes_clear(this_group);
1979
1980                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1981                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1982                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1983                                         faults += group_faults(p, b);
1984                                         node_set(b, this_group);
1985                                         node_clear(b, nodes);
1986                                 }
1987                         }
1988
1989                         /* Remember the top group. */
1990                         if (faults > max_faults) {
1991                                 max_faults = faults;
1992                                 max_group = this_group;
1993                                 /*
1994                                  * subtle: at the smallest distance there is
1995                                  * just one node left in each "group", the
1996                                  * winner is the preferred nid.
1997                                  */
1998                                 nid = a;
1999                         }
2000                 }
2001                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2002                 if (!max_faults)
2003                         break;
2004                 nodes = max_group;
2005         }
2006         return nid;
2007 }
2008
2009 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2010 {
2011         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2012         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2013         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2014         unsigned long total_faults;
2015         u64 runtime, period;
2016         spinlock_t *group_lock = NULL;
2017
2018         /*
2019          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2020          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2021          * that the field is read in a single access:
2022          */
2023         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2024         if (p->numa_scan_seq == seq)
2025                 return;
2026         p->numa_scan_seq = seq;
2027         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2028
2029         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2030                        p->numa_faults_locality[1];
2031         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2032
2033         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2034         if (p->numa_group) {
2035                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2036                 spin_lock_irq(group_lock);
2037         }
2038
2039         /* Find the node with the highest number of faults */
2040         for_each_online_node(nid) {
2041                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2042                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2043                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2044                 int priv;
2045
2046                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2047                         long diff, f_diff, f_weight;
2048
2049                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2050                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2051                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2052                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2053
2054                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2055                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2056                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2057                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2058
2059                         /*
2060                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2061                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2062                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2063                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2064                          * faults are less important.
2065                          */
2066                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2067                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2068                                    (total_faults + 1);
2069                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2070                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2071
2072                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2073                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2074                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2075                         p->total_numa_faults += diff;
2076                         if (p->numa_group) {
2077                                 /*
2078                                  * safe because we can only change our own group
2079                                  *
2080                                  * mem_idx represents the offset for a given
2081                                  * nid and priv in a specific region because it
2082                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2083                                  */
2084                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2085                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2086                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2087                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2088                         }
2089                 }
2090
2091                 if (faults > max_faults) {
2092                         max_faults = faults;
2093                         max_nid = nid;
2094                 }
2095
2096                 if (group_faults > max_group_faults) {
2097                         max_group_faults = group_faults;
2098                         max_group_nid = nid;
2099                 }
2100         }
2101
2102         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2103
2104         if (p->numa_group) {
2105                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2106                 spin_unlock_irq(group_lock);
2107                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2108         }
2109
2110         if (max_faults) {
2111                 /* Set the new preferred node */
2112                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2113                         sched_setnuma(p, max_nid);
2114
2115                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2116                         numa_migrate_preferred(p);
2117         }
2118 }
2119
2120 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2121 {
2122         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2123 }
2124
2125 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2126 {
2127         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2128                 kfree_rcu(grp, rcu);
2129 }
2130
2131 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2132                         int *priv)
2133 {
2134         struct numa_group *grp, *my_grp;
2135         struct task_struct *tsk;
2136         bool join = false;
2137         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2138         int i;
2139
2140         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2141                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2142                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2143
2144                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2145                 if (!grp)
2146                         return;
2147
2148                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2149                 grp->active_nodes = 1;
2150                 grp->max_faults_cpu = 0;
2151                 spin_lock_init(&grp->lock);
2152                 grp->gid = p->pid;
2153                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2154                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2155                                                 nr_node_ids;
2156
2157                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2158                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2159
2160                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2161
2162                 grp->nr_tasks++;
2163                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2164         }
2165
2166         rcu_read_lock();
2167         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2168
2169         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2170                 goto no_join;
2171
2172         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2173         if (!grp)
2174                 goto no_join;
2175
2176         my_grp = p->numa_group;
2177         if (grp == my_grp)
2178                 goto no_join;
2179
2180         /*
2181          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2182          * the other task will join us.
2183          */
2184         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2185                 goto no_join;
2186
2187         /*
2188          * Tie-break on the grp address.
2189          */
2190         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2191                 goto no_join;
2192
2193         /* Always join threads in the same process. */
2194         if (tsk->mm == current->mm)
2195                 join = true;
2196
2197         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2198         if (flags & TNF_SHARED)
2199                 join = true;
2200
2201         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2202         *priv = !join;
2203
2204         if (join && !get_numa_group(grp))
2205                 goto no_join;
2206
2207         rcu_read_unlock();
2208
2209         if (!join)
2210                 return;
2211
2212         BUG_ON(irqs_disabled());
2213         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2214
2215         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2216                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2217                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2218         }
2219         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2220         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2221
2222         my_grp->nr_tasks--;
2223         grp->nr_tasks++;
2224
2225         spin_unlock(&my_grp->lock);
2226         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2227
2228         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2229
2230         put_numa_group(my_grp);
2231         return;
2232
2233 no_join:
2234         rcu_read_unlock();
2235         return;
2236 }
2237
2238 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2239 {
2240         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2241         void *numa_faults = p->numa_faults;
2242         unsigned long flags;
2243         int i;
2244
2245         if (grp) {
2246                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2247                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2248                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2249                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2250
2251                 grp->nr_tasks--;
2252                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2253                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2254                 put_numa_group(grp);
2255         }
2256
2257         p->numa_faults = NULL;
2258         kfree(numa_faults);
2259 }
2260
2261 /*
2262  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2263  */
2264 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2265 {
2266         struct task_struct *p = current;
2267         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2268         int cpu_node = task_node(current);
2269         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2270         struct numa_group *ng;
2271         int priv;
2272
2273         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2274                 return;
2275
2276         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2277         if (!p->mm)
2278                 return;
2279
2280         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2281         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2282                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2283                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2284
2285                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2286                 if (!p->numa_faults)
2287                         return;
2288
2289                 p->total_numa_faults = 0;
2290                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2291         }
2292
2293         /*
2294          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2295          * to be private if the accessing pid has not changed
2296          */
2297         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2298                 priv = 1;
2299         } else {
2300                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2301                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2302                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2303         }
2304
2305         /*
2306          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2307          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2308          * actively using should be counted as local. This allows the
2309          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2310          */
2311         ng = p->numa_group;
2312         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2313                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2314                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2315                 local = 1;
2316
2317         task_numa_placement(p);
2318
2319         /*
2320          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2321          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2322          */
2323         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2324                 numa_migrate_preferred(p);
2325
2326         if (migrated)
2327                 p->numa_pages_migrated += pages;
2328         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2329                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2330
2331         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2332         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2333         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2334 }
2335
2336 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2337 {
2338         /*
2339          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2340          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2341          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2342          * much of an issue though, since this is just used for
2343          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2344          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2345          */
2346         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2347         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2348 }
2349
2350 /*
2351  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2352  * Triggered from task_tick_numa().
2353  */
2354 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2355 {
2356         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2357         struct task_struct *p = current;
2358         struct mm_struct *mm = p->mm;
2359         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2360         struct vm_area_struct *vma;
2361         unsigned long start, end;
2362         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2363         long pages, virtpages;
2364
2365         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2366
2367         work->next = work; /* protect against double add */
2368         /*
2369          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2370          *
2371          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2372          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2373          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2374          * work.
2375          */
2376         if (p->flags & PF_EXITING)
2377                 return;
2378
2379         if (!mm->numa_next_scan) {
2380                 mm->numa_next_scan = now +
2381                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2382         }
2383
2384         /*
2385          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2386          */
2387         migrate = mm->numa_next_scan;
2388         if (time_before(now, migrate))
2389                 return;
2390
2391         if (p->numa_scan_period == 0) {
2392                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2393                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2394         }
2395
2396         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2397         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2398                 return;
2399
2400         /*
2401          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2402          * the next time around.
2403          */
2404         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2405
2406         start = mm->numa_scan_offset;
2407         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2408         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2409         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2410         if (!pages)
2411                 return;
2412
2413
2414         down_read(&mm->mmap_sem);
2415         vma = find_vma(mm, start);
2416         if (!vma) {
2417                 reset_ptenuma_scan(p);
2418                 start = 0;
2419                 vma = mm->mmap;
2420         }
2421         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2422                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2423                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2424                         continue;
2425                 }
2426
2427                 /*
2428                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2429                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2430                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2431                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2432                  */
2433                 if (!vma->vm_mm ||
2434                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2435                         continue;
2436
2437                 /*
2438                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2439                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2440                  */
2441                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2442                         continue;
2443
2444                 do {
2445                         start = max(start, vma->vm_start);
2446                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2447                         end = min(end, vma->vm_end);
2448                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2449
2450                         /*
2451                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2452                          * hpages that have at least one present PTE that
2453                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2454                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2455                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2456                          * areas faster.
2457                          */
2458                         if (nr_pte_updates)
2459                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2460                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2461
2462                         start = end;
2463                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2464                                 goto out;
2465
2466                         cond_resched();
2467                 } while (end != vma->vm_end);
2468         }
2469
2470 out:
2471         /*
2472          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2473          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2474          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2475          * scanner to the start so check it now.
2476          */
2477         if (vma)
2478                 mm->numa_scan_offset = start;
2479         else
2480                 reset_ptenuma_scan(p);
2481         up_read(&mm->mmap_sem);
2482
2483         /*
2484          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2485          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2486          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2487          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2488          */
2489         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2490                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2491                 p->node_stamp += 32 * diff;
2492         }
2493 }
2494
2495 /*
2496  * Drive the periodic memory faults..
2497  */
2498 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2499 {
2500         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2501         u64 period, now;
2502
2503         /*
2504          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2505          */
2506         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2507                 return;
2508
2509         /*
2510          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2511          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2512          * task needs to have done some actual work before we bother with
2513          * NUMA placement.
2514          */
2515         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2516         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2517
2518         if (now > curr->node_stamp + period) {
2519                 if (!curr->node_stamp)
2520                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2521                 curr->node_stamp += period;
2522
2523                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2524                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2525                         task_work_add(curr, work, true);
2526                 }
2527         }
2528 }
2529 #else
2530 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2531 {
2532 }
2533
2534 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2535 {
2536 }
2537
2538 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2539 {
2540 }
2541 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2542
2543 static void
2544 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2545 {
2546         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2547         if (!parent_entity(se))
2548                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2549 #ifdef CONFIG_SMP
2550         if (entity_is_task(se)) {
2551                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2552
2553                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2554                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2555         }
2556 #endif
2557         cfs_rq->nr_running++;
2558 }
2559
2560 static void
2561 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2562 {
2563         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2564         if (!parent_entity(se))
2565                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2566 #ifdef CONFIG_SMP
2567         if (entity_is_task(se)) {
2568                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2569                 list_del_init(&se->group_node);
2570         }
2571 #endif
2572         cfs_rq->nr_running--;
2573 }
2574
2575 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2576 # ifdef CONFIG_SMP
2577 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2578 {
2579         long tg_weight, load, shares;
2580
2581         /*
2582          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2583          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2584          * the shares for small weight interactive tasks.
2585          */
2586         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2587
2588         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2589
2590         /* Ensure tg_weight >= load */
2591         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2592         tg_weight += load;
2593
2594         shares = (tg->shares * load);
2595         if (tg_weight)
2596                 shares /= tg_weight;
2597
2598         if (shares < MIN_SHARES)
2599                 shares = MIN_SHARES;
2600         if (shares > tg->shares)
2601                 shares = tg->shares;
2602
2603         return shares;
2604 }
2605 # else /* CONFIG_SMP */
2606 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2607 {
2608         return tg->shares;
2609 }
2610 # endif /* CONFIG_SMP */
2611
2612 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2613                             unsigned long weight)
2614 {
2615         if (se->on_rq) {
2616                 /* commit outstanding execution time */
2617                 if (cfs_rq->curr == se)
2618                         update_curr(cfs_rq);
2619                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2620         }
2621
2622         update_load_set(&se->load, weight);
2623
2624         if (se->on_rq)
2625                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2626 }
2627
2628 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2629
2630 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2631 {
2632         struct task_group *tg;
2633         struct sched_entity *se;
2634         long shares;
2635
2636         tg = cfs_rq->tg;
2637         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2638         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2639                 return;
2640 #ifndef CONFIG_SMP
2641         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2642                 return;
2643 #endif
2644         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2645
2646         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2647 }
2648 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2649 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2650 {
2651 }
2652 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2653
2654 #ifdef CONFIG_SMP
2655 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2656 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2657         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2658         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2659         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2660         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2661         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2662         0x85aac367, 0x82cd8698,
2663 };
2664
2665 /*
2666  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2667  * over-estimates when re-combining.
2668  */
2669 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2670             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2671          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2672         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2673 };
2674
2675 /*
2676  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2677  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2678  * were generated:
2679  */
2680 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2681             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2682         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2683 };
2684
2685 /*
2686  * Approximate:
2687  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2688  */
2689 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2690 {
2691         unsigned int local_n;
2692
2693         if (!n)
2694                 return val;
2695         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2696                 return 0;
2697
2698         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2699         local_n = n;
2700
2701         /*
2702          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2703          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2704          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2705          *
2706          * To achieve constant time decay_load.
2707          */
2708         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2709                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2710                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2711         }
2712
2713         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2714         return val;
2715 }
2716
2717 /*
2718  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2719  * average will be: \Sum 1024*y^n
2720  *
2721  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2722  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2723  */
2724 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2725 {
2726         u32 contrib = 0;
2727
2728         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2729                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2730         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2731                 return LOAD_AVG_MAX;
2732
2733         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2734         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2735         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2736         contrib = decay_load(contrib, n);
2737         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2738 }
2739
2740 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2741
2742 /*
2743  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2744  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2745  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2746  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2747  *
2748  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2749  *      p0            p1           p2
2750  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2751  *
2752  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2753  *
2754  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2755  * following representation of historical load:
2756  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2757  *
2758  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2759  *   y^32 = 0.5
2760  *
2761  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2762  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2763  * (u_0).
2764  *
2765  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2766  * sum again by y is sufficient to update:
2767  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2768  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2769  */
2770 static __always_inline int
2771 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2772                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2773 {
2774         u64 delta, scaled_delta, periods;
2775         u32 contrib;
2776         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2777         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2778
2779         delta = now - sa->last_update_time;
2780         /*
2781          * This should only happen when time goes backwards, which it
2782          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2783          */
2784         if ((s64)delta < 0) {
2785                 sa->last_update_time = now;
2786                 return 0;
2787         }
2788
2789         /*
2790          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2791          * approximation of 1us and fast to compute.
2792          */
2793         delta >>= 10;
2794         if (!delta)
2795                 return 0;
2796         sa->last_update_time = now;
2797
2798         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2799         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2800
2801         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2802         delta_w = sa->period_contrib;
2803         if (delta + delta_w >= 1024) {
2804                 decayed = 1;
2805
2806                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2807                 sa->period_contrib = 0;
2808
2809                 /*
2810                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2811                  * out how much from delta we need to complete the current
2812                  * period and accrue it.
2813                  */
2814                 delta_w = 1024 - delta_w;
2815                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2816                 if (weight) {
2817                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2818                         if (cfs_rq) {
2819                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2820                                                 weight * scaled_delta_w;
2821                         }
2822                 }
2823                 if (running)
2824                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2825
2826                 delta -= delta_w;
2827
2828                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2829                 periods = delta / 1024;
2830                 delta %= 1024;
2831
2832                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2833                 if (cfs_rq) {
2834                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2835                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2836                 }
2837                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2838
2839                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2840                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2841                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2842                 if (weight) {
2843                         sa->load_sum += weight * contrib;
2844                         if (cfs_rq)
2845                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2846                 }
2847                 if (running)
2848                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2849         }
2850
2851         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2852         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2853         if (weight) {
2854                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2855                 if (cfs_rq)
2856                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2857         }
2858         if (running)
2859                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2860
2861         sa->period_contrib += delta;
2862
2863         if (decayed) {
2864                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2865                 if (cfs_rq) {
2866                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2867                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2868                 }
2869                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2870         }
2871
2872         return decayed;
2873 }
2874
2875 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2876 /**
2877  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2878  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2879  * @force: update regardless of how small the difference
2880  *
2881  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2882  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2883  * considerations.
2884  *
2885  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2886  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2887  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2888  *
2889  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2890  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2891  */
2892 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2893 {
2894         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2895
2896         /*
2897          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2898          */
2899         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2900                 return;
2901
2902         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2903                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2904                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2905         }
2906 }
2907
2908 /*
2909  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2910  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2911  * including the state of rq->lock, should be made.
2912  */
2913 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2914                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2915 {
2916         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2917                 return;
2918
2919         /*
2920          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2921          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2922          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2923          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2924          * the wakee more load sounds not bad.
2925          */
2926         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2927                 u64 p_last_update_time;
2928                 u64 n_last_update_time;
2929
2930 #ifndef CONFIG_64BIT
2931                 u64 p_last_update_time_copy;
2932                 u64 n_last_update_time_copy;
2933
2934                 do {
2935                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2936                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2937
2938                         smp_rmb();
2939
2940                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2941                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2942
2943                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2944                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2945 #else
2946                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2947                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2948 #endif
2949                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2950                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2951                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2952         }
2953 }
2954 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2955 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2956 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2957
2958 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2959 {
2960         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2961         int cpu = cpu_of(rq);
2962
2963         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2964                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2965
2966                 /*
2967                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2968                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2969                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2970                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2971                  * the next tick/schedule should update.
2972                  *
2973                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2974                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2975                  * number include things like RT tasks.
2976                  *
2977                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2978                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2979                  *
2980                  * See cpu_util().
2981                  */
2982                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2983                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2984         }
2985 }
2986
2987 /*
2988  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2989  *
2990  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2991  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2992  * values.
2993  */
2994 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2995         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2996         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2997         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2998         res = var - val;                                        \
2999         if (res > var)                                          \
3000                 res = 0;                                        \
3001         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3002 } while (0)
3003
3004 /**
3005  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3006  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3007  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3008  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3009  *
3010  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3011  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3012  * post_init_entity_util_avg().
3013  *
3014  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3015  *
3016  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3017  *
3018  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3019  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3020  */
3021 static inline int
3022 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3023 {
3024         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3025         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3026
3027         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3028                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3029                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3030                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3031                 removed_load = 1;
3032         }
3033
3034         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3035                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3036                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3037                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3038                 removed_util = 1;
3039         }
3040
3041         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3042                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3043
3044 #ifndef CONFIG_64BIT
3045         smp_wmb();
3046         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3047 #endif
3048
3049         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3050                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3051
3052         return decayed || removed_load;
3053 }
3054
3055 /* Update task and its cfs_rq load average */
3056 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
3057 {
3058         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3059         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3060         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3061         int cpu = cpu_of(rq);
3062
3063         /*
3064          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3065          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3066          */
3067         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3068                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3069                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3070
3071         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
3072                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3073 }
3074
3075 /**
3076  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3077  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3078  * @se: sched_entity to attach
3079  *
3080  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3081  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3082  */
3083 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3084 {
3085         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3086                 goto skip_aging;
3087
3088         /*
3089          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
3090          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
3091          *
3092          * Or we're fresh through post_init_entity_util_avg().
3093          */
3094         if (se->avg.last_update_time) {
3095                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3096                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3097
3098                 /*
3099                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
3100                  * absent from the fair class for too long.
3101                  */
3102         }
3103
3104 skip_aging:
3105         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3106         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3107         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3108         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3109         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3110
3111         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3112 }
3113
3114 /**
3115  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3116  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3117  * @se: sched_entity to detach
3118  *
3119  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3120  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3121  */
3122 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3123 {
3124         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3125                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3126                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3127
3128         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3129         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3130         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3131         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3132
3133         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3134 }
3135
3136 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3137 static inline void
3138 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3139 {
3140         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3141         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3142         int migrated, decayed;
3143
3144         migrated = !sa->last_update_time;
3145         if (!migrated) {
3146                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3147                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3148                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3149         }
3150
3151         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3152
3153         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3154         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3155
3156         if (migrated)
3157                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3158
3159         if (decayed || migrated)
3160                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3161 }
3162
3163 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3164 static inline void
3165 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3166 {
3167         update_load_avg(se, 1);
3168
3169         cfs_rq->runnable_load_avg =
3170                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3171         cfs_rq->runnable_load_sum =
3172                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3173 }
3174
3175 #ifndef CONFIG_64BIT
3176 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3177 {
3178         u64 last_update_time_copy;
3179         u64 last_update_time;
3180
3181         do {
3182                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3183                 smp_rmb();
3184                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3185         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3186
3187         return last_update_time;
3188 }
3189 #else
3190 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3191 {
3192         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3193 }
3194 #endif
3195
3196 /*
3197  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3198  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3199  */
3200 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3201 {
3202         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3203         u64 last_update_time;
3204
3205         /*
3206          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3207          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3208          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3209          *
3210          * Similarly for groups, they will have passed through
3211          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3212          * calls this.
3213          */
3214
3215         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3216
3217         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3218         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3219         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3220 }
3221
3222 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3223 {
3224         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3225 }
3226
3227 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3228 {
3229         return cfs_rq->avg.load_avg;
3230 }
3231
3232 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3233
3234 #else /* CONFIG_SMP */
3235
3236 static inline int
3237 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3238 {
3239         return 0;
3240 }
3241
3242 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3243 {
3244         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3245         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3246
3247         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3248 }
3249
3250 static inline void
3251 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3252 static inline void
3253 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3254 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3255
3256 static inline void
3257 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3258 static inline void
3259 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3260
3261 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3262 {
3263         return 0;
3264 }
3265
3266 #endif /* CONFIG_SMP */
3267
3268 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3269 {
3270 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3271         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3272
3273         if (d < 0)
3274                 d = -d;
3275
3276         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3277                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3278 #endif
3279 }
3280
3281 static void
3282 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3283 {
3284         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3285
3286         /*
3287          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3288          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3289          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3290          * stays open at the end.
3291          */
3292         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3293                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3294
3295         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3296         if (!initial) {
3297                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3298
3299                 /*
3300                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3301                  * for a gentler effect of sleepers:
3302                  */
3303                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3304                         thresh >>= 1;
3305
3306                 vruntime -= thresh;
3307         }
3308
3309         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3310         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3311 }
3312
3313 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3314
3315 static inline void check_schedstat_required(void)
3316 {
3317 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3318         if (schedstat_enabled())
3319                 return;
3320
3321         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3322         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3323                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3324                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3325                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3326                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3327                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3328                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3329                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3330                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3331         }
3332 #endif
3333 }
3334
3335
3336 /*
3337  * MIGRATION
3338  *
3339  *      dequeue
3340  *        update_curr()
3341  *          update_min_vruntime()
3342  *        vruntime -= min_vruntime
3343  *
3344  *      enqueue
3345  *        update_curr()
3346  *          update_min_vruntime()
3347  *        vruntime += min_vruntime
3348  *
3349  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3350  * min_vruntime are up-to-date.
3351  *
3352  * WAKEUP (remote)
3353  *
3354  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3355  *        vruntime -= min_vruntime
3356  *
3357  *      enqueue
3358  *        update_curr()
3359  *          update_min_vruntime()
3360  *        vruntime += min_vruntime
3361  *
3362  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3363  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3364  */
3365
3366 static void
3367 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3368 {
3369         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3370         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3371
3372         /*
3373          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3374          * update_curr().
3375          */
3376         if (renorm && curr)
3377                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3378
3379         update_curr(cfs_rq);
3380
3381         /*
3382          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3383          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3384          * placed in the past could significantly boost this task to the
3385          * fairness detriment of existing tasks.
3386          */
3387         if (renorm && !curr)
3388                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3389
3390         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3391         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3392         update_cfs_shares(cfs_rq);
3393
3394         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3395                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3396
3397         check_schedstat_required();
3398         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3399         check_spread(cfs_rq, se);
3400         if (!curr)
3401                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3402         se->on_rq = 1;
3403
3404         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3405                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3406                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3407         }
3408 }
3409
3410 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3411 {
3412         for_each_sched_entity(se) {
3413                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3414                 if (cfs_rq->last != se)
3415                         break;
3416
3417                 cfs_rq->last = NULL;
3418         }
3419 }
3420
3421 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3422 {
3423         for_each_sched_entity(se) {
3424                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3425                 if (cfs_rq->next != se)
3426                         break;
3427
3428                 cfs_rq->next = NULL;
3429         }
3430 }
3431
3432 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3433 {
3434         for_each_sched_entity(se) {
3435                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3436                 if (cfs_rq->skip != se)
3437                         break;
3438
3439                 cfs_rq->skip = NULL;
3440         }
3441 }
3442
3443 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3444 {
3445         if (cfs_rq->last == se)
3446                 __clear_buddies_last(se);
3447
3448         if (cfs_rq->next == se)
3449                 __clear_buddies_next(se);
3450
3451         if (cfs_rq->skip == se)
3452                 __clear_buddies_skip(se);
3453 }
3454
3455 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3456
3457 static void
3458 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3459 {
3460         /*
3461          * Update run-time statistics of the 'current'.
3462          */
3463         update_curr(cfs_rq);
3464         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3465
3466         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3467
3468         clear_buddies(cfs_rq, se);
3469
3470         if (se != cfs_rq->curr)
3471                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3472         se->on_rq = 0;
3473         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3474
3475         /*
3476          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3477          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3478          * movement in our normalized position.
3479          */
3480         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3481                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3482
3483         /* return excess runtime on last dequeue */
3484         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3485
3486         update_min_vruntime(cfs_rq);
3487         update_cfs_shares(cfs_rq);
3488 }
3489
3490 /*
3491  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3492  */
3493 static void
3494 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3495 {
3496         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3497         struct sched_entity *se;
3498         s64 delta;
3499
3500         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3501         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3502         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3503                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3504                 /*
3505                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3506                  * re-elected due to buddy favours.
3507                  */
3508                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3509                 return;
3510         }
3511
3512         /*
3513          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3514          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3515          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3516          */
3517         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3518                 return;
3519
3520         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3521         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3522
3523         if (delta < 0)
3524                 return;
3525
3526         if (delta > ideal_runtime)
3527                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3528 }
3529
3530 static void
3531 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3532 {
3533         /* 'current' is not kept within the tree. */
3534         if (se->on_rq) {
3535                 /*
3536                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3537                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3538                  * runqueue.
3539                  */
3540                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3541                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3542                 update_load_avg(se, 1);
3543         }
3544
3545         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3546         cfs_rq->curr = se;
3547
3548         /*
3549          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3550          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3551          * when there are only lesser-weight tasks around):
3552          */
3553         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3554                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3555                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3556                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3557         }
3558
3559         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3560 }
3561
3562 static int
3563 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3564
3565 /*
3566  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3567  * 1) keep things fair between processes/task groups
3568  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3569  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3570  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3571  */
3572 static struct sched_entity *
3573 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3574 {
3575         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3576         struct sched_entity *se;
3577
3578         /*
3579          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3580          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3581          */
3582         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3583                 left = curr;
3584
3585         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3586
3587         /*
3588          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3589          * be done without getting too unfair.
3590          */
3591         if (cfs_rq->skip == se) {
3592                 struct sched_entity *second;
3593
3594                 if (se == curr) {
3595                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3596                 } else {
3597                         second = __pick_next_entity(se);
3598                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3599                                 second = curr;
3600                 }
3601
3602                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3603                         se = second;
3604         }
3605
3606         /*
3607          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3608          */
3609         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3610                 se = cfs_rq->last;
3611
3612         /*
3613          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3614          */
3615         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3616                 se = cfs_rq->next;
3617
3618         clear_buddies(cfs_rq, se);
3619
3620         return se;
3621 }
3622
3623 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3624
3625 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3626 {
3627         /*
3628          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3629          * was not called and update_curr() has to be done:
3630          */
3631         if (prev->on_rq)
3632                 update_curr(cfs_rq);
3633
3634         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3635         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3636
3637         check_spread(cfs_rq, prev);
3638
3639         if (prev->on_rq) {
3640                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3641                 /* Put 'current' back into the tree. */
3642                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3643                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3644                 update_load_avg(prev, 0);
3645         }
3646         cfs_rq->curr = NULL;
3647 }
3648
3649 static void
3650 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3651 {
3652         /*
3653          * Update run-time statistics of the 'current'.
3654          */
3655         update_curr(cfs_rq);
3656
3657         /*
3658          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3659          */
3660         update_load_avg(curr, 1);
3661         update_cfs_shares(cfs_rq);
3662
3663 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3664         /*
3665          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3666          * validating it and just reschedule.
3667          */
3668         if (queued) {
3669                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3670                 return;
3671         }
3672         /*
3673          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3674          */
3675         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3676                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3677                 return;
3678 #endif
3679
3680         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3681                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3682 }
3683
3684
3685 /**************************************************
3686  * CFS bandwidth control machinery
3687  */
3688
3689 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3690
3691 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3692 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3693
3694 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3695 {
3696         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3697 }
3698
3699 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3700 {
3701         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3702 }
3703
3704 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3705 {
3706         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3707 }
3708 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3709 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3710 {
3711         return true;
3712 }
3713
3714 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3715 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3716 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3717
3718 /*
3719  * default period for cfs group bandwidth.
3720  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3721  */
3722 static inline u64 default_cfs_period(void)
3723 {
3724         return 100000000ULL;
3725 }
3726
3727 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3728 {
3729         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3730 }
3731
3732 /*
3733  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3734  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3735  * additional synchronization around rq->lock.
3736  *
3737  * requires cfs_b->lock
3738  */
3739 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3740 {
3741         u64 now;
3742
3743         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3744                 return;
3745
3746         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3747         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3748         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3749 }
3750
3751 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3752 {
3753         return &tg->cfs_bandwidth;
3754 }
3755
3756 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3757 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3758 {
3759         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3760                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3761
3762         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3763 }
3764
3765 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3766 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3767 {
3768         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3769         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3770         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3771
3772         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3773         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3774
3775         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3776         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3777                 amount = min_amount;
3778         else {
3779                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3780
3781                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3782                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3783                         cfs_b->runtime -= amount;
3784                         cfs_b->idle = 0;
3785                 }
3786         }
3787         expires = cfs_b->runtime_expires;
3788         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3789
3790         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3791         /*
3792          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3793          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3794          * issued.
3795          */
3796         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3797                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3798
3799         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3800 }
3801
3802 /*
3803  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3804  * fact that rq->clock snapshots this value.
3805  */
3806 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3807 {
3808         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3809
3810         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3811         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3812                 return;
3813
3814         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3815                 return;
3816
3817         /*
3818          * If the local deadline has passed we have to consider the
3819          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3820          * has not truly expired.
3821          *
3822          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3823          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3824          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3825          * exact equality, so a partial write will still work.
3826          */
3827
3828         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3829                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3830                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3831         } else {
3832                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3833                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3834         }
3835 }
3836
3837 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3838 {
3839         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3840         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3841         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3842
3843         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3844                 return;
3845
3846         /*
3847          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3848          * hierarchy can be throttled
3849          */
3850         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3851                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3852 }
3853
3854 static __always_inline
3855 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3856 {
3857         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3858                 return;
3859
3860         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3861 }
3862
3863 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3864 {
3865         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3866 }
3867
3868 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3869 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3870 {
3871         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3872 }
3873
3874 /*
3875  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3876  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3877  * load-balance operations.
3878  */
3879 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3880                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3881 {
3882         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3883
3884         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3885         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3886
3887         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3888                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3889 }
3890
3891 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3892 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3893 {
3894         struct rq *rq = data;
3895         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3896
3897         cfs_rq->throttle_count--;
3898         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3899                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3900                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3901                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3902         }
3903
3904         return 0;
3905 }
3906
3907 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3908 {
3909         struct rq *rq = data;
3910         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3911
3912         /* group is entering throttled state, stop time */
3913         if (!cfs_rq->throttle_count)
3914                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3915         cfs_rq->throttle_count++;
3916
3917         return 0;
3918 }
3919
3920 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3921 {
3922         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3923         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3924         struct sched_entity *se;
3925         long task_delta, dequeue = 1;
3926         bool empty;
3927
3928         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3929
3930         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3931         rcu_read_lock();
3932         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3933         rcu_read_unlock();
3934
3935         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3936         for_each_sched_entity(se) {
3937                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3938                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3939                 if (!se->on_rq)
3940                         break;
3941
3942                 if (dequeue)
3943                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3944                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3945
3946                 if (qcfs_rq->load.weight)
3947                         dequeue = 0;
3948         }
3949
3950         if (!se)
3951                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3952
3953         cfs_rq->throttled = 1;
3954         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3955         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3956         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3957
3958         /*
3959          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3960          * distribute_cfs_runtime will not see us
3961          */
3962         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3963
3964         /*
3965          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3966          * timer is running.
3967          */
3968         if (empty)
3969                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3970
3971         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3972 }
3973
3974 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3975 {
3976         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3977         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3978         struct sched_entity *se;
3979         int enqueue = 1;
3980         long task_delta;
3981
3982         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3983
3984         cfs_rq->throttled = 0;
3985
3986         update_rq_clock(rq);
3987
3988         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3989         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3990         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3991         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3992
3993         /* update hierarchical throttle state */
3994         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3995
3996         if (!cfs_rq->load.weight)
3997                 return;
3998
3999         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4000         for_each_sched_entity(se) {
4001                 if (se->on_rq)
4002                         enqueue = 0;
4003
4004                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4005                 if (enqueue)
4006                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4007                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4008
4009                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4010                         break;
4011         }
4012
4013         if (!se)
4014                 add_nr_running(rq, task_delta);
4015
4016         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4017         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4018                 resched_curr(rq);
4019 }
4020
4021 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4022                 u64 remaining, u64 expires)
4023 {
4024         struct cfs_rq *cfs_rq;
4025         u64 runtime;
4026         u64 starting_runtime = remaining;
4027
4028         rcu_read_lock();
4029         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4030                                 throttled_list) {
4031                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4032
4033                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4034                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4035                         goto next;
4036
4037                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4038                 if (runtime > remaining)
4039                         runtime = remaining;
4040                 remaining -= runtime;
4041
4042                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4043                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4044
4045                 /* we check whether we're throttled above */
4046                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4047                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4048
4049 next:
4050                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4051
4052                 if (!remaining)
4053                         break;
4054         }
4055         rcu_read_unlock();
4056
4057         return starting_runtime - remaining;
4058 }
4059
4060 /*
4061  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4062  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4063  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4064  * used to track this state.
4065  */
4066 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4067 {
4068         u64 runtime, runtime_expires;
4069         int throttled;
4070
4071         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4072         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4073                 goto out_deactivate;
4074
4075         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4076         cfs_b->nr_periods += overrun;
4077
4078         /*
4079          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4080          * we're going inactive then everything else can be deferred
4081          */
4082         if (cfs_b->idle && !throttled)
4083                 goto out_deactivate;
4084
4085         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4086
4087         if (!throttled) {
4088                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4089                 cfs_b->idle = 1;
4090                 return 0;
4091         }
4092
4093         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4094         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4095
4096         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4097
4098         /*
4099          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4100          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4101          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4102          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4103          * only by limited amounts in that extreme case.
4104          */
4105         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4106                 runtime = cfs_b->runtime;
4107                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4108                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4109                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4110                                                  runtime_expires);
4111                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4112
4113                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4114
4115                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4116         }
4117
4118         /*
4119          * While we are ensured activity in the period following an
4120          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4121          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4122          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4123          */
4124         cfs_b->idle = 0;
4125
4126         return 0;
4127
4128 out_deactivate:
4129         return 1;
4130 }
4131
4132 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4133 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4134 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4135 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4136 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4137 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4138
4139 /*
4140  * Are we near the end of the current quota period?
4141  *
4142  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4143  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4144  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4145  */
4146 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4147 {
4148         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4149         u64 remaining;
4150
4151         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4152         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4153                 return 1;
4154
4155         /* is a quota refresh about to occur? */
4156         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4157         if (remaining < min_expire)
4158                 return 1;
4159
4160         return 0;
4161 }
4162
4163 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4164 {
4165         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4166
4167         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4168         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4169                 return;
4170
4171         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4172                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4173                         HRTIMER_MODE_REL);
4174 }
4175
4176 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4177 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4178 {
4179         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4180         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4181
4182         if (slack_runtime <= 0)
4183                 return;
4184
4185         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4186         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4187             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4188                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4189
4190                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4191                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4192                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4193                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4194         }
4195         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4196
4197         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4198         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4199 }
4200
4201 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4202 {
4203         if (!cfs_bandwidth_used())
4204                 return;
4205
4206         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4207                 return;
4208
4209         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4210 }
4211
4212 /*
4213  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4214  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4215  */
4216 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4217 {
4218         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4219         u64 expires;
4220
4221         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4222         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4223         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4224                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4225                 return;
4226         }
4227
4228         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4229                 runtime = cfs_b->runtime;
4230
4231         expires = cfs_b->runtime_expires;
4232         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4233
4234         if (!runtime)
4235                 return;
4236
4237         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4238
4239         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4240         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4241                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4242         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4243 }
4244
4245 /*
4246  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4247  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4248  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4249  */
4250 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4251 {
4252         if (!cfs_bandwidth_used())
4253                 return;
4254
4255         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4256         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4257                 return;
4258
4259         /* ensure the group is not already throttled */
4260         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4261                 return;
4262
4263         /* update runtime allocation */
4264         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4265         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4266                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4267 }
4268
4269 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4270 {
4271         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4272
4273         if (!cfs_bandwidth_used())
4274                 return;
4275
4276         if (!tg->parent)
4277                 return;
4278
4279         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4280         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4281
4282         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4283         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4284 }
4285
4286 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4287 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4288 {
4289         if (!cfs_bandwidth_used())
4290                 return false;
4291
4292         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4293                 return false;
4294
4295         /*
4296          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4297          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4298          */
4299         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4300                 return true;
4301
4302         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4303         return true;
4304 }
4305
4306 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4307 {
4308         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4309                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4310
4311         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4312
4313         return HRTIMER_NORESTART;
4314 }
4315
4316 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4317 {
4318         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4319                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4320         int overrun;
4321         int idle = 0;
4322
4323         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4324         for (;;) {
4325                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4326                 if (!overrun)
4327                         break;
4328
4329                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4330         }
4331         if (idle)
4332                 cfs_b->period_active = 0;
4333         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4334
4335         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4336 }
4337
4338 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4339 {
4340         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4341         cfs_b->runtime = 0;
4342         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4343         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4344
4345         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4346         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4347         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4348         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4349         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4350 }
4351
4352 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4353 {
4354         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4355         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4356 }
4357
4358 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4359 {
4360         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4361
4362         if (!cfs_b->period_active) {
4363                 cfs_b->period_active = 1;
4364                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4365                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4366         }
4367 }
4368
4369 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4370 {
4371         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4372         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4373                 return;
4374
4375         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4376         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4377 }
4378
4379 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4380 {
4381         struct cfs_rq *cfs_rq;
4382
4383         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4384                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4385
4386                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4387                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4388                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4389         }
4390 }
4391
4392 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4393 {
4394         struct cfs_rq *cfs_rq;
4395
4396         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4397                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4398                         continue;
4399
4400                 /*
4401                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4402                  * there's some valid quota amount
4403                  */
4404                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4405                 /*
4406                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4407                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4408                  */
4409                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4410
4411                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4412                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4413         }
4414 }
4415
4416 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4417 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4418 {
4419         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4420 }
4421
4422 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4423 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4424 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4425 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4426 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4427
4428 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4429 {
4430         return 0;
4431 }
4432
4433 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4434 {
4435         return 0;
4436 }
4437
4438 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4439                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4440 {
4441         return 0;
4442 }
4443
4444 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4445
4446 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4447 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4448 #endif
4449
4450 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4451 {
4452         return NULL;
4453 }
4454 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4455 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4456 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4457
4458 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4459
4460 /**************************************************
4461  * CFS operations on tasks:
4462  */
4463
4464 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4465 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4466 {
4467         struct sched_entity *se = &p->se;
4468         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4469
4470         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4471
4472         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4473                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4474                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4475                 s64 delta = slice - ran;
4476
4477                 if (delta < 0) {
4478                         if (rq->curr == p)
4479                                 resched_curr(rq);
4480                         return;
4481                 }
4482                 hrtick_start(rq, delta);
4483         }
4484 }
4485
4486 /*
4487  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4488  * current task is from our class and nr_running is low enough
4489  * to matter.
4490  */
4491 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4492 {
4493         struct task_struct *curr = rq->curr;
4494
4495         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4496                 return;
4497
4498         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4499                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4500 }
4501 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4502 static inline void
4503 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4504 {
4505 }
4506
4507 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4508 {
4509 }
4510 #endif
4511
4512 /*
4513  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4514  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4515  * then put the task into the rbtree:
4516  */
4517 static void
4518 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4519 {
4520         struct cfs_rq *cfs_rq;
4521         struct sched_entity *se = &p->se;
4522
4523         for_each_sched_entity(se) {
4524                 if (se->on_rq)
4525                         break;
4526                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4527                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4528
4529                 /*
4530                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4531                  *
4532                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4533                  * post the final h_nr_running increment below.
4534                  */
4535                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4536                         break;
4537                 cfs_rq->h_nr_running++;
4538
4539                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4540         }
4541
4542         for_each_sched_entity(se) {
4543                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4544                 cfs_rq->h_nr_running++;
4545
4546                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4547                         break;
4548
4549                 update_load_avg(se, 1);
4550                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4551         }
4552
4553         if (!se)
4554                 add_nr_running(rq, 1);
4555
4556         hrtick_update(rq);
4557 }
4558
4559 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4560
4561 /*
4562  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4563  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4564  * update the fair scheduling stats:
4565  */
4566 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4567 {
4568         struct cfs_rq *cfs_rq;
4569         struct sched_entity *se = &p->se;
4570         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4571
4572         for_each_sched_entity(se) {
4573                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4574                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4575
4576                 /*
4577                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4578                  *
4579                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4580                  * post the final h_nr_running decrement below.
4581                 */
4582                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4583                         break;
4584                 cfs_rq->h_nr_running--;
4585
4586                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4587                 if (cfs_rq->load.weight) {
4588                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4589                         se = parent_entity(se);
4590                         /*
4591                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4592                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4593                          */
4594                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4595                                 set_next_buddy(se);
4596                         break;
4597                 }
4598                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4599         }
4600
4601         for_each_sched_entity(se) {
4602                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4603                 cfs_rq->h_nr_running--;
4604
4605                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4606                         break;
4607
4608                 update_load_avg(se, 1);
4609                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4610         }
4611
4612         if (!se)
4613                 sub_nr_running(rq, 1);
4614
4615         hrtick_update(rq);
4616 }
4617
4618 #ifdef CONFIG_SMP
4619 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4620 /*
4621  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4622  */
4623
4624 /*
4625  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4626  *
4627  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4628  *
4629  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4630  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4631  *
4632  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4633  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4634  *
4635  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4636  *
4637  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4638  *
4639  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4640  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4641  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4642  * fixed_power_int())
4643  *
4644  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4645  */
4646 #define DEGRADE_SHIFT           7
4647
4648 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4649 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4650         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4651         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4652         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4653         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4654         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4655 };
4656
4657 /*
4658  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4659  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4660  * adding any new load.
4661  */
4662 static unsigned long
4663 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4664 {
4665         int j = 0;
4666
4667         if (!missed_updates)
4668                 return load;
4669
4670         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4671                 return 0;
4672
4673         if (idx == 1)
4674                 return load >> missed_updates;
4675
4676         while (missed_updates) {
4677                 if (missed_updates % 2)
4678                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4679
4680                 missed_updates >>= 1;
4681                 j++;
4682         }
4683         return load;
4684 }
4685 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4686
4687 /**
4688  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4689  * @this_rq: The rq to update statistics for
4690  * @this_load: The current load
4691  * @pending_updates: The number of missed updates
4692  *
4693  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4694  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4695  *
4696  * This function computes a decaying average:
4697  *
4698  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4699  *
4700  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4701  * the @pending_updates argument.
4702  *
4703  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4704  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4705  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4706  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4707  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4708  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4709  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4710  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4711  *
4712  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4713  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4714  *
4715  * For regular NOHZ, this reduces to:
4716  *
4717  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4718  *
4719  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4720  * term.
4721  */
4722 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4723                             unsigned long pending_updates)
4724 {
4725         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4726         int i, scale;
4727
4728         this_rq->nr_load_updates++;
4729
4730         /* Update our load: */
4731         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4732         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4733                 unsigned long old_load, new_load;
4734
4735                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4736
4737                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4738 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4739                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4740                 if (tickless_load) {
4741                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4742                         /*
4743                          * old_load can never be a negative value because a
4744                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4745                          * original tickless_load.
4746                          */
4747                         old_load += tickless_load;
4748                 }
4749 #endif
4750                 new_load = this_load;
4751                 /*
4752                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4753                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4754                  * example.
4755                  */
4756                 if (new_load > old_load)
4757                         new_load += scale - 1;
4758
4759                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4760         }
4761
4762         sched_avg_update(this_rq);
4763 }
4764
4765 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4766 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4767 {
4768         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4769 }
4770
4771 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4772 /*
4773  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4774  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4775  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4776  *
4777  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4778  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4779  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4780  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4781  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4782  *
4783  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4784  */
4785
4786 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4787                                  unsigned long curr_jiffies,
4788                                  unsigned long load)
4789 {
4790         unsigned long pending_updates;
4791
4792         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4793         if (pending_updates) {
4794                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4795                 /*
4796                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4797                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4798                  * its weighted load.
4799                  */
4800                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4801         }
4802 }
4803
4804 /*
4805  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4806  * idle balance.
4807  */
4808 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4809 {
4810         /*
4811          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4812          */
4813         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4814                 return;
4815
4816         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4817 }
4818
4819 /*
4820  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4821  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4822  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4823  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4824  */
4825 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4826 {
4827         struct rq *this_rq = this_rq();
4828
4829         /*
4830          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4831          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4832          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4833          */
4834         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4835 }
4836
4837 /*
4838  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4839  */
4840 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4841 {
4842         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4843         struct rq *this_rq = this_rq();
4844         unsigned long load;
4845
4846         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4847                 return;
4848
4849         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4850         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4851         update_rq_clock(this_rq);
4852         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4853         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4854 }
4855 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4856 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4857                                         unsigned long curr_jiffies,
4858                                         unsigned long load) { }
4859 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4860
4861 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4862 {
4863 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4864         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4865         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4866 #endif
4867         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4868 }
4869
4870 /*
4871  * Called from scheduler_tick()
4872  */
4873 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4874 {
4875         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4876
4877         if (tick_nohz_tick_stopped())
4878                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4879         else
4880                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4881 }
4882
4883 /*
4884  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4885  * according to the scheduling class and "nice" value.
4886  *
4887  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4888  * balance conservatively.
4889  */
4890 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4891 {
4892         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4893         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4894
4895         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4896                 return total;
4897
4898         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4899 }
4900
4901 /*
4902  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4903  * according to the scheduling class and "nice" value.
4904  */
4905 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4906 {
4907         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4908         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4909
4910         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4911                 return total;
4912
4913         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4914 }
4915
4916 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4917 {
4918         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4919 }
4920
4921 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4922 {
4923         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4924 }
4925
4926 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4927 {
4928         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4929         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4930         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4931
4932         if (nr_running)
4933                 return load_avg / nr_running;
4934
4935         return 0;
4936 }
4937
4938 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4939 /*
4940  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4941  *
4942  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4943  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4944  * can calculate the shift in shares.
4945  *
4946  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4947  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4948  * total group weight.
4949  *
4950  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4951  * distribution (s_i) using:
4952  *
4953  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4954  *
4955  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4956  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4957  * shares distribution (s_i):
4958  *
4959  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4960  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4961  *
4962  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4963  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4964  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4965  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4966  *
4967  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4968  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4969  *
4970  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4971  *
4972  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4973  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4974  * weight and shares distributions like:
4975  *
4976  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4977  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4978  *
4979  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4980  *
4981  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4982  *
4983  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4984  *
4985  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4986  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4987  * 4/7) times the weight of the group.
4988  */
4989 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4990 {
4991         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4992
4993         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4994                 return wl;
4995
4996         for_each_sched_entity(se) {
4997                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4998                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4999
5000                 tg = cfs_rq->tg;
5001
5002                 /*
5003                  * W = @wg + \Sum rw_j
5004                  */
5005                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5006
5007                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5008                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5009                 W += w;
5010
5011                 /*
5012                  * w = rw_i + @wl
5013                  */
5014                 w += wl;
5015
5016                 /*
5017                  * wl = S * s'_i; see (2)
5018                  */
5019                 if (W > 0 && w < W)
5020                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5021                 else
5022                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5023
5024                 /*
5025                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5026                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5027                  * calc_cfs_shares().
5028                  */
5029                 if (wl < MIN_SHARES)
5030                         wl = MIN_SHARES;
5031
5032                 /*
5033                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5034                  */
5035                 wl -= se->avg.load_avg;
5036
5037                 /*
5038                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5039                  * the final effective load change on the root group. Since
5040                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5041                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5042                  * resulting from this level per the above.
5043                  */
5044                 wg = 0;
5045         }
5046
5047         return wl;
5048 }
5049 #else
5050
5051 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5052 {
5053         return wl;
5054 }
5055
5056 #endif
5057
5058 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5059 {
5060         /*
5061          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5062          * jiffy will not have built up many flips.
5063          */
5064         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5065                 current->wakee_flips >>= 1;
5066                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5067         }
5068
5069         if (current->last_wakee != p) {
5070                 current->last_wakee = p;
5071                 current->wakee_flips++;
5072         }
5073 }
5074
5075 /*
5076  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5077  *
5078  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5079  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5080  *
5081  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5082  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5083  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5084  *
5085  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5086  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5087  *
5088  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5089  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5090  * socket size.
5091  */
5092 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5093 {
5094         unsigned int master = current->wakee_flips;
5095         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5096         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5097
5098         if (master < slave)
5099                 swap(master, slave);
5100         if (slave < factor || master < slave * factor)
5101                 return 0;
5102         return 1;
5103 }
5104
5105 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5106                        int prev_cpu, int sync)
5107 {
5108         s64 this_load, load;
5109         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5110         int idx, this_cpu;
5111         struct task_group *tg;
5112         unsigned long weight;
5113         int balanced;
5114
5115         idx       = sd->wake_idx;
5116         this_cpu  = smp_processor_id();
5117         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5118         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5119
5120         /*
5121          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5122          * effect of the currently running task from the load
5123          * of the current CPU:
5124          */
5125         if (sync) {
5126                 tg = task_group(current);
5127                 weight = current->se.avg.load_avg;
5128
5129                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5130                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5131         }
5132
5133         tg = task_group(p);
5134         weight = p->se.avg.load_avg;
5135
5136         /*
5137          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5138          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5139          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5140          * about that, so that's good too.
5141          *
5142          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5143          * task to be woken on this_cpu.
5144          */
5145         this_eff_load = 100;
5146         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5147
5148         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5149         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5150
5151         if (this_load > 0) {
5152                 this_eff_load *= this_load +
5153                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5154
5155                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5156         }
5157
5158         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5159
5160         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5161
5162         if (!balanced)
5163                 return 0;
5164
5165         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5166         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5167
5168         return 1;
5169 }
5170
5171 /*
5172  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5173  * domain.
5174  */
5175 static struct sched_group *
5176 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5177                   int this_cpu, int sd_flag)
5178 {
5179         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5180         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5181         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5182         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5183
5184         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5185                 load_idx = sd->wake_idx;
5186
5187         do {
5188                 unsigned long load, avg_load;
5189                 int local_group;
5190                 int i;
5191
5192                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5193                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5194                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5195                         continue;
5196
5197                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5198                                                sched_group_cpus(group));
5199
5200                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5201                 avg_load = 0;
5202
5203                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5204                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5205                         if (local_group)
5206                                 load = source_load(i, load_idx);
5207                         else
5208                                 load = target_load(i, load_idx);
5209
5210                         avg_load += load;
5211                 }
5212
5213                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5214                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5215
5216                 if (local_group) {
5217                         this_load = avg_load;
5218                 } else if (avg_load < min_load) {
5219                         min_load = avg_load;
5220                         idlest = group;
5221                 }
5222         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5223
5224         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5225                 return NULL;
5226         return idlest;
5227 }
5228
5229 /*
5230  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5231  */
5232 static int
5233 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5234 {
5235         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5236         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5237         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5238         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5239         int shallowest_idle_cpu = -1;
5240         int i;
5241
5242         /* Check if we have any choice: */
5243         if (group->group_weight == 1)
5244                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5245
5246         /* Traverse only the allowed CPUs */
5247         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5248                 if (idle_cpu(i)) {
5249                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5250                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5251                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5252                                 /*
5253                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5254                                  * has the smallest exit latency irrespective
5255                                  * of any idle timestamp.
5256                                  */
5257                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5258                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5259                                 shallowest_idle_cpu = i;
5260                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5261                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5262                                 /*
5263                                  * If equal or no active idle state, then
5264                                  * the most recently idled CPU might have
5265                                  * a warmer cache.
5266                                  */
5267                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5268                                 shallowest_idle_cpu = i;
5269                         }
5270                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5271                         load = weighted_cpuload(i);
5272                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5273                                 min_load = load;
5274                                 least_loaded_cpu = i;
5275                         }
5276                 }
5277         }
5278
5279         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5280 }
5281
5282 /*
5283  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5284  */
5285 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5286 {
5287         struct sched_domain *sd;
5288         struct sched_group *sg;
5289
5290         if (idle_cpu(target))
5291                 return target;
5292
5293         /*
5294          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5295          */
5296         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5297                 return prev;
5298
5299         /*
5300          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5301          *
5302          * A completely idle sched group at higher domains is more
5303          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5304          * domains have smaller groups and usually share hardware
5305          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5306          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5307          * on the shared cpu pipeline.
5308          *
5309          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5310          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5311          * returning 'target', which we've already established, isn't
5312          * idle.
5313          */
5314         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5315         for_each_lower_domain(sd) {
5316                 sg = sd->groups;
5317                 do {
5318                         int i;
5319
5320                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5321                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5322                                 goto next;
5323
5324                         /* Ensure the entire group is idle */
5325                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5326                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5327                                         goto next;
5328                         }
5329
5330                         /*
5331                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5332                          * whole group is idle.
5333                          */
5334                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5335                                         tsk_cpus_allowed(p));
5336                         goto done;
5337 next:
5338                         sg = sg->next;
5339                 } while (sg != sd->groups);
5340         }
5341 done:
5342         return target;
5343 }
5344
5345 /*
5346  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5347  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5348  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5349  * CFS task (ie cpu_capacity).
5350  *
5351  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5352  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5353  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5354  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5355  * (arch_scale_freq_capacity()).
5356  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5357  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5358  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5359  *
5360  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5361  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5362  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5363  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5364  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5365  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5366  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5367  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5368  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5369  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5370  */
5371 static int cpu_util(int cpu)
5372 {
5373         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5374         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5375
5376         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5377 }
5378
5379 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5380 {
5381         return p->se.avg.util_avg;
5382 }
5383
5384 /*
5385  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5386  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5387  *
5388  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5389  * BALANCE_WAKE sort things out.
5390  */
5391 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5392 {
5393         long min_cap, max_cap;
5394
5395         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5396         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5397
5398         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5399         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5400                 return 0;
5401
5402         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5403 }
5404
5405 /*
5406  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5407  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5408  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5409  *
5410  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5411  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5412  *
5413  * Returns the target cpu number.
5414  *
5415  * preempt must be disabled.
5416  */
5417 static int
5418 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5419 {
5420         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5421         int cpu = smp_processor_id();
5422         int new_cpu = prev_cpu;
5423         int want_affine = 0;
5424         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5425
5426         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5427                 record_wakee(p);
5428                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5429                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5430         }
5431
5432         rcu_read_lock();
5433         for_each_domain(cpu, tmp) {
5434                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5435                         break;
5436
5437                 /*
5438                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5439                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5440                  */
5441                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5442                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5443                         affine_sd = tmp;
5444                         break;
5445                 }
5446
5447                 if (tmp->flags & sd_flag)
5448                         sd = tmp;
5449                 else if (!want_affine)
5450                         break;
5451         }
5452
5453         if (affine_sd) {
5454                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5455                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
5456                         new_cpu = cpu;
5457         }
5458
5459         if (!sd) {
5460                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5461                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
5462
5463         } else while (sd) {
5464                 struct sched_group *group;
5465                 int weight;
5466
5467                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5468                         sd = sd->child;
5469                         continue;
5470                 }
5471
5472                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5473                 if (!group) {
5474                         sd = sd->child;
5475                         continue;
5476                 }
5477
5478                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5479                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5480                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5481                         sd = sd->child;
5482                         continue;
5483                 }
5484
5485                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5486                 cpu = new_cpu;
5487                 weight = sd->span_weight;
5488                 sd = NULL;
5489                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5490                         if (weight <= tmp->span_weight)
5491                                 break;
5492                         if (tmp->flags & sd_flag)
5493                                 sd = tmp;
5494                 }
5495                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5496         }
5497         rcu_read_unlock();
5498
5499         return new_cpu;
5500 }
5501
5502 /*
5503  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5504  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5505  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5506  */
5507 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5508 {
5509         /*
5510          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5511          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5512          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5513          * the task on the new runqueue.
5514          */
5515         if (p->state == TASK_WAKING) {
5516                 struct sched_entity *se = &p->se;
5517                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5518                 u64 min_vruntime;
5519
5520 #ifndef CONFIG_64BIT
5521                 u64 min_vruntime_copy;
5522
5523                 do {
5524                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5525                         smp_rmb();
5526                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5527                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5528 #else
5529                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5530 #endif
5531
5532                 se->vruntime -= min_vruntime;
5533         }
5534
5535         /*
5536          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5537          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5538          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5539          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5540          * load sounds not bad.
5541          */
5542         remove_entity_load_avg(&p->se);
5543
5544         /* Tell new CPU we are migrated */
5545         p->se.avg.last_update_time = 0;
5546
5547         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5548         p->se.exec_start = 0;
5549 }
5550
5551 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5552 {
5553         remove_entity_load_avg(&p->se);
5554 }
5555 #endif /* CONFIG_SMP */
5556
5557 static unsigned long
5558 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5559 {
5560         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5561
5562         /*
5563          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5564          * to virtual-time in his units.
5565          *
5566          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5567          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5568          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5569          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5570          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5571          *
5572          * This is especially important for buddies when the leftmost
5573          * task is higher priority than the buddy.
5574          */
5575         return calc_delta_fair(gran, se);
5576 }
5577
5578 /*
5579  * Should 'se' preempt 'curr'.
5580  *
5581  *             |s1
5582  *        |s2
5583  *   |s3
5584  *         g
5585  *      |<--->|c
5586  *
5587  *  w(c, s1) = -1
5588  *  w(c, s2) =  0
5589  *  w(c, s3) =  1
5590  *
5591  */
5592 static int
5593 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5594 {
5595         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5596
5597         if (vdiff <= 0)
5598                 return -1;
5599
5600         gran = wakeup_gran(curr, se);
5601         if (vdiff > gran)
5602                 return 1;
5603
5604         return 0;
5605 }
5606
5607 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5608 {
5609         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5610                 return;
5611
5612         for_each_sched_entity(se)
5613                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5614 }
5615
5616 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5617 {
5618         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5619                 return;
5620
5621         for_each_sched_entity(se)
5622                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5623 }
5624
5625 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5626 {
5627         for_each_sched_entity(se)
5628                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5629 }
5630
5631 /*
5632  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5633  */
5634 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5635 {
5636         struct task_struct *curr = rq->curr;
5637         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5638         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5639         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5640         int next_buddy_marked = 0;
5641
5642         if (unlikely(se == pse))
5643                 return;
5644
5645         /*
5646          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5647          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5648          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5649          * next-buddy nomination below.
5650          */
5651         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5652                 return;
5653
5654         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5655                 set_next_buddy(pse);
5656                 next_buddy_marked = 1;
5657         }
5658
5659         /*
5660          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5661          * wake up path.
5662          *
5663          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5664          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5665          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5666          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5667          * below.
5668          */
5669         if (test_tsk_need_resched(curr))
5670                 return;
5671
5672         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5673         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5674             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5675                 goto preempt;
5676
5677         /*
5678          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5679          * is driven by the tick):
5680          */
5681         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5682                 return;
5683
5684         find_matching_se(&se, &pse);
5685         update_curr(cfs_rq_of(se));
5686         BUG_ON(!pse);
5687         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5688                 /*
5689                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5690                  * triggering this preemption.
5691                  */
5692                 if (!next_buddy_marked)
5693                         set_next_buddy(pse);
5694                 goto preempt;
5695         }
5696
5697         return;
5698
5699 preempt:
5700         resched_curr(rq);
5701         /*
5702          * Only set the backward buddy when the current task is still
5703          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5704          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5705          * point, either of which can * drop the rq lock.
5706          *
5707          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5708          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5709          */
5710         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5711                 return;
5712
5713         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5714                 set_last_buddy(se);
5715 }
5716
5717 static struct task_struct *
5718 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5719 {
5720         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5721         struct sched_entity *se;
5722         struct task_struct *p;
5723         int new_tasks;
5724
5725 again:
5726 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5727         if (!cfs_rq->nr_running)
5728                 goto idle;
5729
5730         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5731                 goto simple;
5732
5733         /*
5734          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5735          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5736          *
5737          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5738          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5739          */
5740
5741         do {
5742                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5743
5744                 /*
5745                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5746                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5747                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5748                  * forget we've ever seen it.
5749                  */
5750                 if (curr) {
5751                         if (curr->on_rq)
5752                                 update_curr(cfs_rq);
5753                         else
5754                                 curr = NULL;
5755
5756                         /*
5757                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5758                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5759                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5760                          * be correct.
5761                          */
5762                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5763                                 goto simple;
5764                 }
5765
5766                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5767                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5768         } while (cfs_rq);
5769
5770         p = task_of(se);
5771
5772         /*
5773          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5774          * is a different task than we started out with, try and touch the
5775          * least amount of cfs_rqs.
5776          */
5777         if (prev != p) {
5778                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5779
5780                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5781                         int se_depth = se->depth;
5782                         int pse_depth = pse->depth;
5783
5784                         if (se_depth <= pse_depth) {
5785                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5786                                 pse = parent_entity(pse);
5787                         }
5788                         if (se_depth >= pse_depth) {
5789                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5790                                 se = parent_entity(se);
5791                         }
5792                 }
5793
5794                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5795                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5796         }
5797
5798         if (hrtick_enabled(rq))
5799                 hrtick_start_fair(rq, p);
5800
5801         return p;
5802 simple:
5803         cfs_rq = &rq->cfs;
5804 #endif
5805
5806         if (!cfs_rq->nr_running)
5807                 goto idle;
5808
5809         put_prev_task(rq, prev);
5810
5811         do {
5812                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5813                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5814                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5815         } while (cfs_rq);
5816
5817         p = task_of(se);
5818
5819         if (hrtick_enabled(rq))
5820                 hrtick_start_fair(rq, p);
5821
5822         return p;
5823
5824 idle:
5825         /*
5826          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5827          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5828          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5829          * re-start the picking loop.
5830          */
5831         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5832         new_tasks = idle_balance(rq);
5833         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5834         /*
5835          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5836          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5837          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5838          */
5839         if (new_tasks < 0)
5840                 return RETRY_TASK;
5841
5842         if (new_tasks > 0)
5843                 goto again;
5844
5845         return NULL;
5846 }
5847
5848 /*
5849  * Account for a descheduled task:
5850  */
5851 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5852 {
5853         struct sched_entity *se = &prev->se;
5854         struct cfs_rq *cfs_rq;
5855
5856         for_each_sched_entity(se) {
5857                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5858                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5859         }
5860 }
5861
5862 /*
5863  * sched_yield() is very simple
5864  *
5865  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5866  */
5867 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5868 {
5869         struct task_struct *curr = rq->curr;
5870         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5871         struct sched_entity *se = &curr->se;
5872
5873         /*
5874          * Are we the only task in the tree?
5875          */
5876         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5877                 return;
5878
5879         clear_buddies(cfs_rq, se);
5880
5881         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5882                 update_rq_clock(rq);
5883                 /*
5884                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5885                  */
5886                 update_curr(cfs_rq);
5887                 /*
5888                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5889                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5890                  * and double the fastpath cost.
5891                  */
5892                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5893         }
5894
5895         set_skip_buddy(se);
5896 }
5897
5898 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5899 {
5900         struct sched_entity *se = &p->se;
5901
5902         /* throttled hierarchies are not runnable */
5903         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5904                 return false;
5905
5906         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5907         set_next_buddy(se);
5908
5909         yield_task_fair(rq);
5910
5911         return true;
5912 }
5913
5914 #ifdef CONFIG_SMP
5915 /**************************************************
5916  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5917  *
5918  * BASICS
5919  *
5920  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5921  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5922  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5923  *
5924  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5925  *
5926  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5927  * W_i,0 is defined as:
5928  *
5929  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5930  *
5931  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5932  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5933  *
5934  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5935  * weight:
5936  *
5937  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5938  *
5939  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5940  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5941  * can also include other factors [XXX].
5942  *
5943  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5944  * directly from (1):
5945  *
5946  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5947  *
5948  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5949  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5950  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5951  *
5952  * [XXX expand on:
5953  *     - infeasible weights;
5954  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5955  *
5956  *
5957  * SCHED DOMAINS
5958  *
5959  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5960  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5961  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5962  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5963  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5964  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5965  * the groups.
5966  *
5967  * This yields:
5968  *
5969  *     log_2 n     1     n
5970  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5971  *     i = 0      2^i   2^i
5972  *                               `- size of each group
5973  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5974  *         |         `- freq
5975  *         `- sum over all levels
5976  *
5977  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5978  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5979  *
5980  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5981  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5982  *
5983  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5984  *
5985  *             log_2 n
5986  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5987  *             k = 0
5988  *
5989  * And you'll find that:
5990  *
5991  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5992  *
5993  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5994  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5995  * of:
5996  *
5997  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5998  *
5999  *
6000  * WORK CONSERVING
6001  *
6002  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6003  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6004  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6005  *
6006  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6007  * time.
6008  *
6009  * [XXX more?]
6010  *
6011  *
6012  * CGROUPS
6013  *
6014  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6015  *
6016  *                                s_k,i
6017  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6018  *                                 S_k
6019  *
6020  * Where
6021  *
6022  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6023  *
6024  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6025  *
6026  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6027  * property.
6028  *
6029  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6030  *      rewrite all of this once again.]
6031  */
6032
6033 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6034
6035 enum fbq_type { regular, remote, all };
6036
6037 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6038 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6039 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6040 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6041
6042 struct lb_env {
6043         struct sched_domain     *sd;
6044
6045         struct rq               *src_rq;
6046         int                     src_cpu;
6047
6048         int                     dst_cpu;
6049         struct rq               *dst_rq;
6050
6051         struct cpumask          *dst_grpmask;
6052         int                     new_dst_cpu;
6053         enum cpu_idle_type      idle;
6054         long                    imbalance;
6055         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6056         struct cpumask          *cpus;
6057
6058         unsigned int            flags;
6059
6060         unsigned int            loop;
6061         unsigned int            loop_break;
6062         unsigned int            loop_max;
6063
6064         enum fbq_type           fbq_type;
6065         struct list_head        tasks;
6066 };
6067
6068 /*
6069  * Is this task likely cache-hot:
6070  */
6071 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6072 {
6073         s64 delta;
6074
6075         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6076
6077         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6078                 return 0;
6079
6080         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6081                 return 0;
6082
6083         /*
6084          * Buddy candidates are cache hot:
6085          */
6086         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6087                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6088                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6089                 return 1;
6090
6091         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6092                 return 1;
6093         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6094                 return 0;
6095
6096         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6097
6098         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6099 }
6100
6101 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6102 /*
6103  * Returns 1, if task migration degrades locality
6104  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6105  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6106  */
6107 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6108 {
6109         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6110         unsigned long src_faults, dst_faults;
6111         int src_nid, dst_nid;
6112
6113         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6114                 return -1;
6115
6116         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6117                 return -1;
6118
6119         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6120         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6121
6122         if (src_nid == dst_nid)
6123                 return -1;
6124
6125         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6126         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6127                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6128                         return 1;
6129                 else
6130                         return -1;
6131         }
6132
6133         /* Encourage migration to the preferred node. */
6134         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6135                 return 0;
6136
6137         if (numa_group) {
6138                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6139                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6140         } else {
6141                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6142                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6143         }
6144
6145         return dst_faults < src_faults;
6146 }
6147
6148 #else
6149 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6150                                              struct lb_env *env)
6151 {
6152         return -1;
6153 }
6154 #endif
6155
6156 /*
6157  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6158  */
6159 static
6160 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6161 {
6162         int tsk_cache_hot;
6163
6164         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6165
6166         /*
6167          * We do not migrate tasks that are:
6168          * 1) throttled_lb_pair, or
6169          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6170          * 3) running (obviously), or
6171          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6172          */
6173         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6174                 return 0;
6175
6176         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6177                 int cpu;
6178
6179                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6180
6181                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6182
6183                 /*
6184                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6185                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6186                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6187                  *
6188                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6189                  * one in current iteration.
6190                  */
6191                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6192                         return 0;
6193
6194                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6195                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6196                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6197                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6198                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6199                                 break;
6200                         }
6201                 }
6202
6203                 return 0;
6204         }
6205
6206         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6207         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6208
6209         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6210                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6211                 return 0;
6212         }
6213
6214         /*
6215          * Aggressive migration if:
6216          * 1) destination numa is preferred
6217          * 2) task is cache cold, or
6218          * 3) too many balance attempts have failed.
6219          */
6220         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6221         if (tsk_cache_hot == -1)
6222                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6223
6224         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6225             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6226                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6227                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6228                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6229                 }
6230                 return 1;
6231         }
6232
6233         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6234         return 0;
6235 }
6236
6237 /*
6238  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6239  */
6240 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6241 {
6242         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6243
6244         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6245         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6246         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6247 }
6248
6249 /*
6250  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6251  * part of active balancing operations within "domain".
6252  *
6253  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6254  */
6255 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6256 {
6257         struct task_struct *p, *n;
6258
6259         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6260
6261         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6262                 if (!can_migrate_task(p, env))
6263                         continue;
6264
6265                 detach_task(p, env);
6266
6267                 /*
6268                  * Right now, this is only the second place where
6269                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6270                  * so we can safely collect stats here rather than
6271                  * inside detach_tasks().
6272                  */
6273                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6274                 return p;
6275         }
6276         return NULL;
6277 }
6278
6279 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6280
6281 /*
6282  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6283  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6284  *
6285  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6286  */
6287 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6288 {
6289         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6290         struct task_struct *p;
6291         unsigned long load;
6292         int detached = 0;
6293
6294         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6295
6296         if (env->imbalance <= 0)
6297                 return 0;
6298
6299         while (!list_empty(tasks)) {
6300                 /*
6301                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6302                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6303                  */
6304                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6305                         break;
6306
6307                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6308
6309                 env->loop++;
6310                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6311                 if (env->loop > env->loop_max)
6312                         break;
6313
6314                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6315                 if (env->loop > env->loop_break) {
6316                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6317                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6318                         break;
6319                 }
6320
6321                 if (!can_migrate_task(p, env))
6322                         goto next;
6323
6324                 load = task_h_load(p);
6325
6326                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6327                         goto next;
6328
6329                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6330                         goto next;
6331
6332                 detach_task(p, env);
6333                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6334
6335                 detached++;
6336                 env->imbalance -= load;
6337
6338 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6339                 /*
6340                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6341                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6342                  * the critical section.
6343                  */
6344                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6345                         break;
6346 #endif
6347
6348                 /*
6349                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6350                  * weighted load.
6351                  */
6352                 if (env->imbalance <= 0)
6353                         break;
6354
6355                 continue;
6356 next:
6357                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6358         }
6359
6360         /*
6361          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6362          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6363          * than inside detach_one_task().
6364          */
6365         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6366
6367         return detached;
6368 }
6369
6370 /*
6371  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6372  */
6373 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6374 {
6375         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6376
6377         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6378         activate_task(rq, p, 0);
6379         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6380         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6381 }
6382
6383 /*
6384  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6385  * its new rq.
6386  */
6387 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6388 {
6389         raw_spin_lock(&rq->lock);
6390         attach_task(rq, p);
6391         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6392 }
6393
6394 /*
6395  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6396  * new rq.
6397  */
6398 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6399 {
6400         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6401         struct task_struct *p;
6402
6403         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6404
6405         while (!list_empty(tasks)) {
6406                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6407                 list_del_init(&p->se.group_node);
6408
6409                 attach_task(env->dst_rq, p);
6410         }
6411
6412         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6413 }
6414
6415 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6416 static void update_blocked_averages(int cpu)
6417 {
6418         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6419         struct cfs_rq *cfs_rq;
6420         unsigned long flags;
6421
6422         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6423         update_rq_clock(rq);
6424
6425         /*
6426          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6427          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6428          */
6429         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6430                 /* throttled entities do not contribute to load */
6431                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6432                         continue;
6433
6434                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6435                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6436         }
6437         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6438 }
6439
6440 /*
6441  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6442  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6443  * group is a fraction of its parents load.
6444  */
6445 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6446 {
6447         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6448         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6449         unsigned long now = jiffies;
6450         unsigned long load;
6451
6452         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6453                 return;
6454
6455         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6456         for_each_sched_entity(se) {
6457                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6458                 cfs_rq->h_load_next = se;
6459                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6460                         break;
6461         }
6462
6463         if (!se) {
6464                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6465                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6466         }
6467
6468         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6469                 load = cfs_rq->h_load;
6470                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6471                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6472                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6473                 cfs_rq->h_load = load;
6474                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6475         }
6476 }
6477
6478 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6479 {
6480         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6481
6482         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6483         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6484                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6485 }
6486 #else
6487 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6488 {
6489         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6490         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6491         unsigned long flags;
6492
6493         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6494         update_rq_clock(rq);
6495         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6496         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6497 }
6498
6499 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6500 {
6501         return p->se.avg.load_avg;
6502 }
6503 #endif
6504
6505 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6506
6507 enum group_type {
6508         group_other = 0,
6509         group_imbalanced,
6510         group_overloaded,
6511 };
6512
6513 /*
6514  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6515  */
6516 struct sg_lb_stats {
6517         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6518         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6519         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6520         unsigned long load_per_task;
6521         unsigned long group_capacity;
6522         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6523         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6524         unsigned int idle_cpus;
6525         unsigned int group_weight;
6526         enum group_type group_type;
6527         int group_no_capacity;
6528 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6529         unsigned int nr_numa_running;
6530         unsigned int nr_preferred_running;
6531 #endif
6532 };
6533
6534 /*
6535  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6536  *               during load balancing.
6537  */
6538 struct sd_lb_stats {
6539         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6540         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6541         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6542         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6543         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6544
6545         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6546         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6547 };
6548
6549 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6550 {
6551         /*
6552          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6553          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6554          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6555          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6556          */
6557         *sds = (struct sd_lb_stats){
6558                 .busiest = NULL,
6559                 .local = NULL,
6560                 .total_load = 0UL,
6561                 .total_capacity = 0UL,
6562                 .busiest_stat = {
6563                         .avg_load = 0UL,
6564                         .sum_nr_running = 0,
6565                         .group_type = group_other,
6566                 },
6567         };
6568 }
6569
6570 /**
6571  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6572  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6573  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6574  *
6575  * Return: The load index.
6576  */
6577 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6578                                         enum cpu_idle_type idle)
6579 {
6580         int load_idx;
6581
6582         switch (idle) {
6583         case CPU_NOT_IDLE:
6584                 load_idx = sd->busy_idx;
6585                 break;
6586
6587         case CPU_NEWLY_IDLE:
6588                 load_idx = sd->newidle_idx;
6589                 break;
6590         default:
6591                 load_idx = sd->idle_idx;
6592                 break;
6593         }
6594
6595         return load_idx;
6596 }
6597
6598 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6599 {
6600         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6601         u64 total, used, age_stamp, avg;
6602         s64 delta;
6603
6604         /*
6605          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6606          * we read them once before doing sanity checks on them.
6607          */
6608         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6609         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6610         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6611
6612         if (unlikely(delta < 0))
6613                 delta = 0;
6614
6615         total = sched_avg_period() + delta;
6616
6617         used = div_u64(avg, total);
6618
6619         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6620                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6621
6622         return 1;
6623 }
6624
6625 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6626 {
6627         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6628         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6629
6630         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6631
6632         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6633         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6634
6635         if (!capacity)
6636                 capacity = 1;
6637
6638         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6639         sdg->sgc->capacity = capacity;
6640 }
6641
6642 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6643 {
6644         struct sched_domain *child = sd->child;
6645         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6646         unsigned long capacity;
6647         unsigned long interval;
6648
6649         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6650         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6651         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6652
6653         if (!child) {
6654                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6655                 return;
6656         }
6657
6658         capacity = 0;
6659
6660         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6661                 /*
6662                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6663                  * span the current group.
6664                  */
6665
6666                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6667                         struct sched_group_capacity *sgc;
6668                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6669
6670                         /*
6671                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6672                          * gets here before we've attached the domains to the
6673                          * runqueues.
6674                          *
6675                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6676                          * in update_cpu_capacity().
6677                          *
6678                          * This avoids capacity from being 0 and
6679                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6680                          */
6681                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6682                                 capacity += capacity_of(cpu);
6683                                 continue;
6684                         }
6685
6686                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6687                         capacity += sgc->capacity;
6688                 }
6689         } else  {
6690                 /*
6691                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6692                  * span the current group.
6693                  */
6694
6695                 group = child->groups;
6696                 do {
6697                         capacity += group->sgc->capacity;
6698                         group = group->next;
6699                 } while (group != child->groups);
6700         }
6701
6702         sdg->sgc->capacity = capacity;
6703 }
6704
6705 /*
6706  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6707  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6708  * Return true is the capacity is reduced
6709  */
6710 static inline int
6711 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6712 {
6713         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6714                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6715 }
6716
6717 /*
6718  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6719  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6720  *
6721  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6722  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6723  * Something like:
6724  *
6725  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6726  *              *     * * *
6727  *
6728  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6729  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6730  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6731  *
6732  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6733  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6734  * moving tasks due to affinity constraints.
6735  *
6736  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6737  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6738  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6739  * to create an effective group imbalance.
6740  *
6741  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6742  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6743  * subtle and fragile situation.
6744  */
6745
6746 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6747 {
6748         return group->sgc->imbalance;
6749 }
6750
6751 /*
6752  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6753  * be used by some tasks.
6754  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6755  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6756  * available capacity for CFS tasks.
6757  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6758  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6759  * capacity in meaningful for the load balancer.
6760  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6761  * any benefit for the load balance.
6762  */
6763 static inline bool
6764 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6765 {
6766         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6767                 return true;
6768
6769         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6770                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6771                 return true;
6772
6773         return false;
6774 }
6775
6776 /*
6777  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6778  *  handle.
6779  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6780  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6781  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6782  *  false.
6783  */
6784 static inline bool
6785 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6786 {
6787         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6788                 return false;
6789
6790         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6791                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6792                 return true;
6793
6794         return false;
6795 }
6796
6797 static inline enum
6798 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6799                           struct sg_lb_stats *sgs)
6800 {
6801         if (sgs->group_no_capacity)
6802                 return group_overloaded;
6803
6804         if (sg_imbalanced(group))
6805                 return group_imbalanced;
6806
6807         return group_other;
6808 }
6809
6810 /**
6811  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6812  * @env: The load balancing environment.
6813  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6814  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6815  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6816  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6817  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6818  */
6819 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6820                         struct sched_group *group, int load_idx,
6821                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6822                         bool *overload)
6823 {
6824         unsigned long load;
6825         int i, nr_running;
6826
6827         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6828
6829         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6830                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6831
6832                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6833                 if (local_group)
6834                         load = target_load(i, load_idx);
6835                 else
6836                         load = source_load(i, load_idx);
6837
6838                 sgs->group_load += load;
6839                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6840                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6841
6842                 nr_running = rq->nr_running;
6843                 if (nr_running > 1)
6844                         *overload = true;
6845
6846 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6847                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6848                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6849 #endif
6850                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6851                 /*
6852                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6853                  */
6854                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6855                         sgs->idle_cpus++;
6856         }
6857
6858         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6859         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6860         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6861
6862         if (sgs->sum_nr_running)
6863                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6864
6865         sgs->group_weight = group->group_weight;
6866
6867         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6868         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6869 }
6870
6871 /**
6872  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6873  * @env: The load balancing environment.
6874  * @sds: sched_domain statistics
6875  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6876  * @sgs: sched_group statistics
6877  *
6878  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6879  * busiest group.
6880  *
6881  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6882  * busiest group. %false otherwise.
6883  */
6884 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6885                                    struct sd_lb_stats *sds,
6886                                    struct sched_group *sg,
6887                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6888 {
6889         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6890
6891         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6892                 return true;
6893
6894         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6895                 return false;
6896
6897         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6898                 return false;
6899
6900         /* This is the busiest node in its class. */
6901         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6902                 return true;
6903
6904         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6905         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6906                 return true;
6907         /*
6908          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6909          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6910          * higher than ourself as busy.
6911          */
6912         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6913                 if (!sds->busiest)
6914                         return true;
6915
6916                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6917                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6918                         return true;
6919         }
6920
6921         return false;
6922 }
6923
6924 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6925 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6926 {
6927         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6928                 return regular;
6929         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6930                 return remote;
6931         return all;
6932 }
6933
6934 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6935 {
6936         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6937                 return regular;
6938         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6939                 return remote;
6940         return all;
6941 }
6942 #else
6943 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6944 {
6945         return all;
6946 }
6947
6948 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6949 {
6950         return regular;
6951 }
6952 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6953
6954 /**
6955  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6956  * @env: The load balancing environment.
6957  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6958  */
6959 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6960 {
6961         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6962         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6963         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6964         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6965         bool overload = false;
6966
6967         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6968                 prefer_sibling = 1;
6969
6970         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6971
6972         do {
6973                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6974                 int local_group;
6975
6976                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6977                 if (local_group) {
6978                         sds->local = sg;
6979                         sgs = &sds->local_stat;
6980
6981                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6982                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6983                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6984                 }
6985
6986                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6987                                                 &overload);
6988
6989                 if (local_group)
6990                         goto next_group;
6991
6992                 /*
6993                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6994                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6995                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6996                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6997                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6998                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6999                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7000                  * the tasks on the system).
7001                  */
7002                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7003                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7004                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7005                         sgs->group_no_capacity = 1;
7006                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7007                 }
7008
7009                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7010                         sds->busiest = sg;
7011                         sds->busiest_stat = *sgs;
7012                 }
7013
7014 next_group:
7015                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7016                 sds->total_load += sgs->group_load;
7017                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7018
7019                 sg = sg->next;
7020         } while (sg != env->sd->groups);
7021
7022         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7023                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7024
7025         if (!env->sd->parent) {
7026                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7027                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7028                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7029         }
7030
7031 }
7032
7033 /**
7034  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7035  *                      sched doman.
7036  *
7037  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7038  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7039  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7040  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7041  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7042  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7043  *
7044  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7045  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7046  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7047  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7048  * number.
7049  *
7050  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7051  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7052  *
7053  * @env: The load balancing environment.
7054  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7055  */
7056 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7057 {
7058         int busiest_cpu;
7059
7060         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7061                 return 0;
7062
7063         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7064                 return 0;
7065
7066         if (!sds->busiest)
7067                 return 0;
7068
7069         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7070         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7071                 return 0;
7072
7073         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7074                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7075                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7076
7077         return 1;
7078 }
7079
7080 /**
7081  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7082  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7083  *                      load balancing.
7084  * @env: The load balancing environment.
7085  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7086  */
7087 static inline
7088 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7089 {
7090         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7091         unsigned int imbn = 2;
7092         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7093         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7094
7095         local = &sds->local_stat;
7096         busiest = &sds->busiest_stat;
7097
7098         if (!local->sum_nr_running)
7099                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7100         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7101                 imbn = 1;
7102
7103         scaled_busy_load_per_task =
7104                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7105                 busiest->group_capacity;
7106
7107         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7108             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7109                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7110                 return;
7111         }
7112
7113         /*
7114          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7115          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7116          * moving them.
7117          */
7118
7119         capa_now += busiest->group_capacity *
7120                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7121         capa_now += local->group_capacity *
7122                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7123         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7124
7125         /* Amount of load we'd subtract */
7126         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7127                 capa_move += busiest->group_capacity *
7128                             min(busiest->load_per_task,
7129                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7130         }
7131
7132         /* Amount of load we'd add */
7133         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7134             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7135                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7136                       local->group_capacity;
7137         } else {
7138                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7139                       local->group_capacity;
7140         }
7141         capa_move += local->group_capacity *
7142                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7143         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7144
7145         /* Move if we gain throughput */
7146         if (capa_move > capa_now)
7147                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7148 }
7149
7150 /**
7151  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7152  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7153  * @env: load balance environment
7154  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7155  */
7156 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7157 {
7158         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7159         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7160
7161         local = &sds->local_stat;
7162         busiest = &sds->busiest_stat;
7163
7164         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7165                 /*
7166                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7167                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7168                  */
7169                 busiest->load_per_task =
7170                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7171         }
7172
7173         /*
7174          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7175          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7176          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7177          * skipped when updating the busiest sg:
7178          */
7179         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7180             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7181                 env->imbalance = 0;
7182                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7183         }
7184
7185         /*
7186          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7187          */
7188         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7189             local->group_type   == group_overloaded) {
7190                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7191                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7192                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7193                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7194                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7195                 } else
7196                         load_above_capacity = ~0UL;
7197         }
7198
7199         /*
7200          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7201          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7202          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7203          * we also don't want to reduce the group load below the group
7204          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7205          */
7206         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7207
7208         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7209         env->imbalance = min(
7210                 max_pull * busiest->group_capacity,
7211                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7212         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7213
7214         /*
7215          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7216          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7217          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7218          * moved
7219          */
7220         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7221                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7222 }
7223
7224 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7225
7226 /**
7227  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7228  * if there is an imbalance.
7229  *
7230  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7231  * to restore balance.
7232  *
7233  * @env: The load balancing environment.
7234  *
7235  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7236  */
7237 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7238 {
7239         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7240         struct sd_lb_stats sds;
7241
7242         init_sd_lb_stats(&sds);
7243
7244         /*
7245          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7246          * this level.
7247          */
7248         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7249         local = &sds.local_stat;
7250         busiest = &sds.busiest_stat;
7251
7252         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7253         if (check_asym_packing(env, &sds))
7254                 return sds.busiest;
7255
7256         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7257         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7258                 goto out_balanced;
7259
7260         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7261                                                 / sds.total_capacity;
7262
7263         /*
7264          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7265          * work because they assume all things are equal, which typically
7266          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7267          */
7268         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7269                 goto force_balance;
7270
7271         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7272         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7273             busiest->group_no_capacity)
7274                 goto force_balance;
7275
7276         /*
7277          * If the local group is busier than the selected busiest group
7278          * don't try and pull any tasks.
7279          */
7280         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7281                 goto out_balanced;
7282
7283         /*
7284          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7285          * average load.
7286          */
7287         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7288                 goto out_balanced;
7289
7290         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7291                 /*
7292                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7293                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7294                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7295                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7296                  * might end up to just move the imbalance on another group
7297                  */
7298                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7299                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7300                         goto out_balanced;
7301         } else {
7302                 /*
7303                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7304                  * imbalance_pct to be conservative.
7305                  */
7306                 if (100 * busiest->avg_load <=
7307                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7308                         goto out_balanced;
7309         }
7310
7311 force_balance:
7312         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7313         calculate_imbalance(env, &sds);
7314         return sds.busiest;
7315
7316 out_balanced:
7317         env->imbalance = 0;
7318         return NULL;
7319 }
7320
7321 /*
7322  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7323  */
7324 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7325                                      struct sched_group *group)
7326 {
7327         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7328         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7329         int i;
7330
7331         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7332                 unsigned long capacity, wl;
7333                 enum fbq_type rt;
7334
7335                 rq = cpu_rq(i);
7336                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7337
7338                 /*
7339                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7340                  *  - regular: there are !numa tasks
7341                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7342                  *  - all:     there is no distinction
7343                  *
7344                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7345                  * ignore those when there's better options.
7346                  *
7347                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7348                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7349                  * queue by moving tasks around inside the node.
7350                  *
7351                  * If we cannot move enough load due to this classification
7352                  * the next pass will adjust the group classification and
7353                  * allow migration of more tasks.
7354                  *
7355                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7356                  */
7357                 if (rt > env->fbq_type)
7358                         continue;
7359
7360                 capacity = capacity_of(i);
7361
7362                 wl = weighted_cpuload(i);
7363
7364                 /*
7365                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7366                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7367                  */
7368
7369                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7370                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7371                         continue;
7372
7373                 /*
7374                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7375                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7376                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7377                  * potentially running at a lower capacity.
7378                  *
7379                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7380                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7381                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7382                  * our previous maximum.
7383                  */
7384                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7385                         busiest_load = wl;
7386                         busiest_capacity = capacity;
7387                         busiest = rq;
7388                 }
7389         }
7390
7391         return busiest;
7392 }
7393
7394 /*
7395  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7396  * so long as it is large enough.
7397  */
7398 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7399
7400 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7401 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7402
7403 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7404 {
7405         struct sched_domain *sd = env->sd;
7406
7407         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7408
7409                 /*
7410                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7411                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7412                  * lowest numbered CPUs.
7413                  */
7414                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7415                         return 1;
7416         }
7417
7418         /*
7419          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7420          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7421          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7422          * available on dst_cpu.
7423          */
7424         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7425             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7426                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7427                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7428                         return 1;
7429         }
7430
7431         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7432 }
7433
7434 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7435
7436 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7437 {
7438         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7439         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7440         int cpu, balance_cpu = -1;
7441
7442         /*
7443          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7444          * to do the newly idle load balance.
7445          */
7446         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7447                 return 1;
7448
7449         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7450         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7451         /* Try to find first idle cpu */
7452         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7453                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7454                         continue;
7455
7456                 balance_cpu = cpu;
7457                 break;
7458         }
7459
7460         if (balance_cpu == -1)
7461                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7462
7463         /*
7464          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7465          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7466          */
7467         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7468 }
7469
7470 /*
7471  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7472  * tasks if there is an imbalance.
7473  */
7474 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7475                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7476                         int *continue_balancing)
7477 {
7478         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7479         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7480         struct sched_group *group;
7481         struct rq *busiest;
7482         unsigned long flags;
7483         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7484
7485         struct lb_env env = {
7486                 .sd             = sd,
7487                 .dst_cpu        = this_cpu,
7488                 .dst_rq         = this_rq,
7489                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7490                 .idle           = idle,
7491                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7492                 .cpus           = cpus,
7493                 .fbq_type       = all,
7494                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7495         };
7496
7497         /*
7498          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7499          * other cpus in our group
7500          */
7501         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7502                 env.dst_grpmask = NULL;
7503
7504         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7505
7506         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
7507
7508 redo:
7509         if (!should_we_balance(&env)) {
7510                 *continue_balancing = 0;
7511                 goto out_balanced;
7512         }
7513
7514         group = find_busiest_group(&env);
7515         if (!group) {
7516                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
7517                 goto out_balanced;
7518         }
7519
7520         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7521         if (!busiest) {
7522                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
7523                 goto out_balanced;
7524         }
7525
7526         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7527
7528         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7529
7530         env.src_cpu = busiest->cpu;
7531         env.src_rq = busiest;
7532
7533         ld_moved = 0;
7534         if (busiest->nr_running > 1) {
7535                 /*
7536                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7537                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7538                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7539                  * correctly treated as an imbalance.
7540                  */
7541                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7542                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7543
7544 more_balance:
7545                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7546
7547                 /*
7548                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7549                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7550                  */
7551                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7552
7553                 /*
7554                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7555                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7556                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7557                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7558                  * See task_rq_lock() family for the details.
7559                  */
7560
7561                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7562
7563                 if (cur_ld_moved) {
7564                         attach_tasks(&env);
7565                         ld_moved += cur_ld_moved;
7566                 }
7567
7568                 local_irq_restore(flags);
7569
7570                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7571                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7572                         goto more_balance;
7573                 }
7574
7575                 /*
7576                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7577                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7578                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7579                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7580                  * sched_group.
7581                  *
7582                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7583                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7584                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7585                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7586                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7587                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7588                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7589                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7590                  * This however should not happen so much in practice and
7591                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7592                  * excess load moved.
7593                  */
7594                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7595
7596                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7597                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7598
7599                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7600                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7601                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7602                         env.loop         = 0;
7603                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7604
7605                         /*
7606                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7607                          * need to continue with same src_cpu.
7608                          */
7609                         goto more_balance;
7610                 }
7611
7612                 /*
7613                  * We failed to reach balance because of affinity.
7614                  */
7615                 if (sd_parent) {
7616                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7617
7618                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7619                                 *group_imbalance = 1;
7620                 }
7621
7622                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7623                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7624                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7625                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7626                                 env.loop = 0;
7627                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7628                                 goto redo;
7629                         }
7630                         goto out_all_pinned;
7631                 }
7632         }
7633
7634         if (!ld_moved) {
7635                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
7636                 /*
7637                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7638                  * We do not want newidle balance, which can be very
7639                  * frequent, pollute the failure counter causing
7640                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7641                  */
7642                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7643                         sd->nr_balance_failed++;
7644
7645                 if (need_active_balance(&env)) {
7646                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7647
7648                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7649                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7650                          * moved to this_cpu
7651                          */
7652                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7653                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7654                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7655                                                             flags);
7656                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7657                                 goto out_one_pinned;
7658                         }
7659
7660                         /*
7661                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7662                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7663                          * only after active load balance is finished.
7664                          */
7665                         if (!busiest->active_balance) {
7666                                 busiest->active_balance = 1;
7667                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7668                                 active_balance = 1;
7669                         }
7670                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7671
7672                         if (active_balance) {
7673                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7674                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7675                                         &busiest->active_balance_work);
7676                         }
7677
7678                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7679                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7680                 }
7681         } else
7682                 sd->nr_balance_failed = 0;
7683
7684         if (likely(!active_balance)) {
7685                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7686                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7687         } else {
7688                 /*
7689                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7690                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7691                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7692                  * detach_tasks).
7693                  */
7694                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7695                         sd->balance_interval *= 2;
7696         }
7697
7698         goto out;
7699
7700 out_balanced:
7701         /*
7702          * We reach balance although we may have faced some affinity
7703          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7704          */
7705         if (sd_parent) {
7706                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7707
7708                 if (*group_imbalance)
7709                         *group_imbalance = 0;
7710         }
7711
7712 out_all_pinned:
7713         /*
7714          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7715          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7716          * can try to migrate them.
7717          */
7718         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
7719
7720         sd->nr_balance_failed = 0;
7721
7722 out_one_pinned:
7723         /* tune up the balancing interval */
7724         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7725                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7726                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7727                 sd->balance_interval *= 2;
7728
7729         ld_moved = 0;
7730 out:
7731         return ld_moved;
7732 }
7733
7734 static inline unsigned long
7735 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7736 {
7737         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7738
7739         if (cpu_busy)
7740                 interval *= sd->busy_factor;
7741
7742         /* scale ms to jiffies */
7743         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7744         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7745
7746         return interval;
7747 }
7748
7749 static inline void
7750 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
7751 {
7752         unsigned long interval, next;
7753
7754         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
7755         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
7756         next = sd->last_balance + interval;
7757
7758         if (time_after(*next_balance, next))
7759                 *next_balance = next;
7760 }
7761
7762 /*
7763  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7764  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7765  */
7766 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7767 {
7768         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7769         int this_cpu = this_rq->cpu;
7770         struct sched_domain *sd;
7771         int pulled_task = 0;
7772         u64 curr_cost = 0;
7773
7774         /*
7775          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7776          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7777          */
7778         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7779
7780         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7781             !this_rq->rd->overload) {
7782                 rcu_read_lock();
7783                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7784                 if (sd)
7785                         update_next_balance(sd, &next_balance);
7786                 rcu_read_unlock();
7787
7788                 goto out;
7789         }
7790
7791         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7792
7793         update_blocked_averages(this_cpu);
7794         rcu_read_lock();
7795         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7796                 int continue_balancing = 1;
7797                 u64 t0, domain_cost;
7798
7799                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7800                         continue;
7801
7802                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7803                         update_next_balance(sd, &next_balance);
7804                         break;
7805                 }
7806
7807                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7808                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7809
7810                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7811                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7812                                                    &continue_balancing);
7813
7814                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7815                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7816                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7817
7818                         curr_cost += domain_cost;
7819                 }
7820
7821                 update_next_balance(sd, &next_balance);
7822
7823                 /*
7824                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7825                  * now runnable tasks on this rq.
7826                  */
7827                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7828                         break;
7829         }
7830         rcu_read_unlock();
7831
7832         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7833
7834         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7835                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7836
7837         /*
7838          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7839          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7840          * pretend we pulled a task.
7841          */
7842         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7843                 pulled_task = 1;
7844
7845 out:
7846         /* Move the next balance forward */
7847         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7848                 this_rq->next_balance = next_balance;
7849
7850         /* Is there a task of a high priority class? */
7851         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7852                 pulled_task = -1;
7853
7854         if (pulled_task)
7855                 this_rq->idle_stamp = 0;
7856
7857         return pulled_task;
7858 }
7859
7860 /*
7861  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7862  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7863  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7864  * avoids physical / logical imbalances.
7865  */
7866 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7867 {
7868         struct rq *busiest_rq = data;
7869         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7870         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7871         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7872         struct sched_domain *sd;
7873         struct task_struct *p = NULL;
7874
7875         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7876
7877         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7878         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7879                      !busiest_rq->active_balance))
7880                 goto out_unlock;
7881
7882         /* Is there any task to move? */
7883         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7884                 goto out_unlock;
7885
7886         /*
7887          * This condition is "impossible", if it occurs
7888          * we need to fix it. Originally reported by
7889          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7890          */
7891         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7892
7893         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7894         rcu_read_lock();
7895         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7896                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7897                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7898                                 break;
7899         }
7900
7901         if (likely(sd)) {
7902                 struct lb_env env = {
7903                         .sd             = sd,
7904                         .dst_cpu        = target_cpu,
7905                         .dst_rq         = target_rq,
7906                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7907                         .src_rq         = busiest_rq,
7908                         .idle           = CPU_IDLE,
7909                 };
7910
7911                 schedstat_inc(sd->alb_count);
7912
7913                 p = detach_one_task(&env);
7914                 if (p) {
7915                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
7916                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7917                         sd->nr_balance_failed = 0;
7918                 } else {
7919                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
7920                 }
7921         }
7922         rcu_read_unlock();
7923 out_unlock:
7924         busiest_rq->active_balance = 0;
7925         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7926
7927         if (p)
7928                 attach_one_task(target_rq, p);
7929
7930         local_irq_enable();
7931
7932         return 0;
7933 }
7934
7935 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7936 {
7937         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7938 }
7939
7940 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7941 /*
7942  * idle load balancing details
7943  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7944  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7945  *   load balancing for all the idle CPUs.
7946  */
7947 static struct {
7948         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7949         atomic_t nr_cpus;
7950         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7951 } nohz ____cacheline_aligned;
7952
7953 static inline int find_new_ilb(void)
7954 {
7955         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7956
7957         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7958                 return ilb;
7959
7960         return nr_cpu_ids;
7961 }
7962
7963 /*
7964  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7965  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7966  * CPU (if there is one).
7967  */
7968 static void nohz_balancer_kick(void)
7969 {
7970         int ilb_cpu;
7971
7972         nohz.next_balance++;
7973
7974         ilb_cpu = find_new_ilb();
7975
7976         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7977                 return;
7978
7979         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7980                 return;
7981         /*
7982          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7983          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7984          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7985          * will be run before returning from the IPI.
7986          */
7987         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7988         return;
7989 }
7990
7991 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7992 {
7993         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7994                 /*
7995                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7996                  */
7997                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7998                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7999                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8000                 }
8001                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8002         }
8003 }
8004
8005 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8006 {
8007         struct sched_domain *sd;
8008         int cpu = smp_processor_id();
8009
8010         rcu_read_lock();
8011         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8012
8013         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8014                 goto unlock;
8015         sd->nohz_idle = 0;
8016
8017         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8018 unlock:
8019         rcu_read_unlock();
8020 }
8021
8022 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8023 {
8024         struct sched_domain *sd;
8025         int cpu = smp_processor_id();
8026
8027         rcu_read_lock();
8028         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8029
8030         if (!sd || sd->nohz_idle)
8031                 goto unlock;
8032         sd->nohz_idle = 1;
8033
8034         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8035 unlock:
8036         rcu_read_unlock();
8037 }
8038
8039 /*
8040  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8041  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8042  */
8043 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8044 {
8045         /*
8046          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8047          */
8048         if (!cpu_active(cpu))
8049                 return;
8050
8051         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8052                 return;
8053
8054         /*
8055          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8056          */
8057         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8058                 return;
8059
8060         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8061         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8062         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8063 }
8064 #endif
8065
8066 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8067
8068 /*
8069  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8070  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8071  */
8072 void update_max_interval(void)
8073 {
8074         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8075 }
8076
8077 /*
8078  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8079  * and initiates a balancing operation if so.
8080  *
8081  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8082  */
8083 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8084 {
8085         int continue_balancing = 1;
8086         int cpu = rq->cpu;
8087         unsigned long interval;
8088         struct sched_domain *sd;
8089         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8090         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8091         int update_next_balance = 0;
8092         int need_serialize, need_decay = 0;
8093         u64 max_cost = 0;
8094
8095         update_blocked_averages(cpu);
8096
8097         rcu_read_lock();
8098         for_each_domain(cpu, sd) {
8099                 /*
8100                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8101                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8102                  */
8103                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8104                         sd->max_newidle_lb_cost =
8105                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8106                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8107                         need_decay = 1;
8108                 }
8109                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8110
8111                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8112                         continue;
8113
8114                 /*
8115                  * Stop the load balance at this level. There is another
8116                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8117                  * actively.
8118                  */
8119                 if (!continue_balancing) {
8120                         if (need_decay)
8121                                 continue;
8122                         break;
8123                 }
8124
8125                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8126
8127                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8128                 if (need_serialize) {
8129                         if (!spin_trylock(&balancing))
8130                                 goto out;
8131                 }
8132
8133                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8134                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8135                                 /*
8136                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8137                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8138                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8139                                  */
8140                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8141                         }
8142                         sd->last_balance = jiffies;
8143                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8144                 }
8145                 if (need_serialize)
8146                         spin_unlock(&balancing);
8147 out:
8148                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8149                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8150                         update_next_balance = 1;
8151                 }
8152         }
8153         if (need_decay) {
8154                 /*
8155                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8156                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8157                  */
8158                 rq->max_idle_balance_cost =
8159                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8160         }
8161         rcu_read_unlock();
8162
8163         /*
8164          * next_balance will be updated only when there is a need.
8165          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8166          * updated.
8167          */
8168         if (likely(update_next_balance)) {
8169                 rq->next_balance = next_balance;
8170
8171 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8172                 /*
8173                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8174                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8175                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8176                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8177                  * balance for itself and we need to update the
8178                  * nohz.next_balance accordingly.
8179                  */
8180                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8181                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8182 #endif
8183         }
8184 }
8185
8186 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8187 /*
8188  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8189  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8190  */
8191 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8192 {
8193         int this_cpu = this_rq->cpu;
8194         struct rq *rq;
8195         int balance_cpu;
8196         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8197         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8198         int update_next_balance = 0;
8199
8200         if (idle != CPU_IDLE ||
8201             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8202                 goto end;
8203
8204         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8205                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8206                         continue;
8207
8208                 /*
8209                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8210                  * work being done for other cpus. Next load
8211                  * balancing owner will pick it up.
8212                  */
8213                 if (need_resched())
8214                         break;
8215
8216                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8217
8218                 /*
8219                  * If time for next balance is due,
8220                  * do the balance.
8221                  */
8222                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8223                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8224                         update_rq_clock(rq);
8225                         cpu_load_update_idle(rq);
8226                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8227                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8228                 }
8229
8230                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8231                         next_balance = rq->next_balance;
8232                         update_next_balance = 1;
8233                 }
8234         }
8235
8236         /*
8237          * next_balance will be updated only when there is a need.
8238          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8239          * updated.
8240          */
8241         if (likely(update_next_balance))
8242                 nohz.next_balance = next_balance;
8243 end:
8244         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8245 }
8246
8247 /*
8248  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8249  * of an idle cpu in the system.
8250  *   - This rq has more than one task.
8251  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8252  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8253  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8254  *     multiple busy cpu.
8255  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8256  *     domain span are idle.
8257  */
8258 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8259 {
8260         unsigned long now = jiffies;
8261         struct sched_domain *sd;
8262         struct sched_group_capacity *sgc;
8263         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8264         bool kick = false;
8265
8266         if (unlikely(rq->idle_balance))
8267                 return false;
8268
8269        /*
8270         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8271         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8272         */
8273         set_cpu_sd_state_busy();
8274         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8275
8276         /*
8277          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8278          * balancing.
8279          */
8280         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8281                 return false;
8282
8283         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8284                 return false;
8285
8286         if (rq->nr_running >= 2)
8287                 return true;
8288
8289         rcu_read_lock();
8290         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8291         if (sd) {
8292                 sgc = sd->groups->sgc;
8293                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8294
8295                 if (nr_busy > 1) {
8296                         kick = true;
8297                         goto unlock;
8298                 }
8299
8300         }
8301
8302         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8303         if (sd) {
8304                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8305                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8306                         kick = true;
8307                         goto unlock;
8308                 }
8309         }
8310
8311         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8312         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8313                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8314                 kick = true;
8315                 goto unlock;
8316         }
8317
8318 unlock:
8319         rcu_read_unlock();
8320         return kick;
8321 }
8322 #else
8323 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8324 #endif
8325
8326 /*
8327  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8328  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8329  */
8330 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8331 {
8332         struct rq *this_rq = this_rq();
8333         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8334                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8335
8336         /*
8337          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8338          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8339          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8340          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8341          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8342          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8343          */
8344         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8345         rebalance_domains(this_rq, idle);
8346 }
8347
8348 /*
8349  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8350  */
8351 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8352 {
8353         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8354         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8355                 return;
8356
8357         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8358                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8359 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8360         if (nohz_kick_needed(rq))
8361                 nohz_balancer_kick();
8362 #endif
8363 }
8364
8365 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8366 {
8367         update_sysctl();
8368
8369         update_runtime_enabled(rq);
8370 }
8371
8372 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8373 {
8374         update_sysctl();
8375
8376         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8377         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8378 }
8379
8380 #endif /* CONFIG_SMP */
8381
8382 /*
8383  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8384  */
8385 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8386 {
8387         struct cfs_rq *cfs_rq;
8388         struct sched_entity *se = &curr->se;
8389
8390         for_each_sched_entity(se) {
8391                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8392                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8393         }
8394
8395         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8396                 task_tick_numa(rq, curr);
8397 }
8398
8399 /*
8400  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8401  *  - child not yet on the tasklist
8402  *  - preemption disabled
8403  */
8404 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8405 {
8406         struct cfs_rq *cfs_rq;
8407         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8408         struct rq *rq = this_rq();
8409
8410         raw_spin_lock(&rq->lock);
8411         update_rq_clock(rq);
8412
8413         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8414         curr = cfs_rq->curr;
8415         if (curr) {
8416                 update_curr(cfs_rq);
8417                 se->vruntime = curr->vruntime;
8418         }
8419         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8420
8421         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8422                 /*
8423                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8424                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8425                  */
8426                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8427                 resched_curr(rq);
8428         }
8429
8430         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8431         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8432 }
8433
8434 /*
8435  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8436  * the current task.
8437  */
8438 static void
8439 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8440 {
8441         if (!task_on_rq_queued(p))
8442                 return;
8443
8444         /*
8445          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8446          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8447          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8448          */
8449         if (rq->curr == p) {
8450                 if (p->prio > oldprio)
8451                         resched_curr(rq);
8452         } else
8453                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8454 }
8455
8456 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8457 {
8458         struct sched_entity *se = &p->se;
8459
8460         /*
8461          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8462          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8463          * vruntime.
8464          */
8465         if (p->on_rq)
8466                 return true;
8467
8468         /*
8469          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8470          * But there are some cases where it has already been normalized:
8471          *
8472          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8473          *   wake_up_new_task().
8474          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8475          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8476          */
8477         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8478                 return true;
8479
8480         return false;
8481 }
8482
8483 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8484 {
8485         struct sched_entity *se = &p->se;
8486         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8487         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8488
8489         if (!vruntime_normalized(p)) {
8490                 /*
8491                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8492                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8493                  */
8494                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8495                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8496         }
8497
8498         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8499         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8500         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8501         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8502 }
8503
8504 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8505 {
8506         struct sched_entity *se = &p->se;
8507         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8508         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8509
8510 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8511         /*
8512          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8513          * class maintain depth value), reset depth properly.
8514          */
8515         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8516 #endif
8517
8518         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8519         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8520         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8521         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8522
8523         if (!vruntime_normalized(p))
8524                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8525 }
8526
8527 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8528 {
8529         detach_task_cfs_rq(p);
8530 }
8531
8532 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8533 {
8534         attach_task_cfs_rq(p);
8535
8536         if (task_on_rq_queued(p)) {
8537                 /*
8538                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8539                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8540                  * if we can still preempt the current task.
8541                  */
8542                 if (rq->curr == p)
8543                         resched_curr(rq);
8544                 else
8545                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8546         }
8547 }
8548
8549 /* Account for a task changing its policy or group.
8550  *
8551  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8552  * migrates between groups/classes.
8553  */
8554 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8555 {
8556         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8557
8558         for_each_sched_entity(se) {
8559                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8560
8561                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8562                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8563                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8564         }
8565 }
8566
8567 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8568 {
8569         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8570         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8571 #ifndef CONFIG_64BIT
8572         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8573 #endif
8574 #ifdef CONFIG_SMP
8575         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8576         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8577 #endif
8578 }
8579
8580 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8581 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8582 {
8583         struct sched_entity *se = &p->se;
8584
8585         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8586         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8587 }
8588
8589 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8590 {
8591         detach_task_cfs_rq(p);
8592         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8593
8594 #ifdef CONFIG_SMP
8595         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8596         p->se.avg.last_update_time = 0;
8597 #endif
8598         attach_task_cfs_rq(p);
8599 }
8600
8601 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8602 {
8603         switch (type) {
8604         case TASK_SET_GROUP:
8605                 task_set_group_fair(p);
8606                 break;
8607
8608         case TASK_MOVE_GROUP:
8609                 task_move_group_fair(p);
8610                 break;
8611         }
8612 }
8613
8614 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8615 {
8616         int i;
8617
8618         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8619
8620         for_each_possible_cpu(i) {
8621                 if (tg->cfs_rq)
8622                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8623                 if (tg->se)
8624                         kfree(tg->se[i]);
8625         }
8626
8627         kfree(tg->cfs_rq);
8628         kfree(tg->se);
8629 }
8630
8631 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8632 {
8633         struct sched_entity *se;
8634         struct cfs_rq *cfs_rq;
8635         struct rq *rq;
8636         int i;
8637
8638         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8639         if (!tg->cfs_rq)
8640                 goto err;
8641         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8642         if (!tg->se)
8643                 goto err;
8644
8645         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8646
8647         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8648
8649         for_each_possible_cpu(i) {
8650                 rq = cpu_rq(i);
8651
8652                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8653                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8654                 if (!cfs_rq)
8655                         goto err;
8656
8657                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8658                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8659                 if (!se)
8660                         goto err_free_rq;
8661
8662                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8663                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8664                 init_entity_runnable_average(se);
8665         }
8666
8667         return 1;
8668
8669 err_free_rq:
8670         kfree(cfs_rq);
8671 err:
8672         return 0;
8673 }
8674
8675 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8676 {
8677         struct sched_entity *se;
8678         struct rq *rq;
8679         int i;
8680
8681         for_each_possible_cpu(i) {
8682                 rq = cpu_rq(i);
8683                 se = tg->se[i];
8684
8685                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8686                 post_init_entity_util_avg(se);
8687                 sync_throttle(tg, i);
8688                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8689         }
8690 }
8691
8692 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8693 {
8694         unsigned long flags;
8695         struct rq *rq;
8696         int cpu;
8697
8698         for_each_possible_cpu(cpu) {
8699                 if (tg->se[cpu])
8700                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8701
8702                 /*
8703                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8704                  * check on_list without danger of it being re-added.
8705                  */
8706                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8707                         continue;
8708
8709                 rq = cpu_rq(cpu);
8710
8711                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8712                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8713                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8714         }
8715 }
8716
8717 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8718                         struct sched_entity *se, int cpu,
8719                         struct sched_entity *parent)
8720 {
8721         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8722
8723         cfs_rq->tg = tg;
8724         cfs_rq->rq = rq;
8725         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8726
8727         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8728         tg->se[cpu] = se;
8729
8730         /* se could be NULL for root_task_group */
8731         if (!se)
8732                 return;
8733
8734         if (!parent) {
8735                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8736                 se->depth = 0;
8737         } else {
8738                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8739                 se->depth = parent->depth + 1;
8740         }
8741
8742         se->my_q = cfs_rq;
8743         /* guarantee group entities always have weight */
8744         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8745         se->parent = parent;
8746 }
8747
8748 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8749
8750 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8751 {
8752         int i;
8753         unsigned long flags;
8754
8755         /*
8756          * We can't change the weight of the root cgroup.
8757          */
8758         if (!tg->se[0])
8759                 return -EINVAL;
8760
8761         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8762
8763         mutex_lock(&shares_mutex);
8764         if (tg->shares == shares)
8765                 goto done;
8766
8767         tg->shares = shares;
8768         for_each_possible_cpu(i) {
8769                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8770                 struct sched_entity *se;
8771
8772                 se = tg->se[i];
8773                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8774                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8775
8776                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8777                 update_rq_clock(rq);
8778                 for_each_sched_entity(se)
8779                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8780                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8781         }
8782
8783 done:
8784         mutex_unlock(&shares_mutex);
8785         return 0;
8786 }
8787 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8788
8789 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8790
8791 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8792 {
8793         return 1;
8794 }
8795
8796 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8797
8798 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8799
8800 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8801
8802
8803 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8804 {
8805         struct sched_entity *se = &task->se;
8806         unsigned int rr_interval = 0;
8807
8808         /*
8809          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8810          * idle runqueue:
8811          */
8812         if (rq->cfs.load.weight)
8813                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8814
8815         return rr_interval;
8816 }
8817
8818 /*
8819  * All the scheduling class methods:
8820  */
8821 const struct sched_class fair_sched_class = {
8822         .next                   = &idle_sched_class,
8823         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8824         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8825         .yield_task             = yield_task_fair,
8826         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8827
8828         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8829
8830         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8831         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8832
8833 #ifdef CONFIG_SMP
8834         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8835         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8836
8837         .rq_online              = rq_online_fair,
8838         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8839
8840         .task_dead              = task_dead_fair,
8841         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8842 #endif
8843
8844         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8845         .task_tick              = task_tick_fair,
8846         .task_fork              = task_fork_fair,
8847
8848         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8849         .switched_from          = switched_from_fair,
8850         .switched_to            = switched_to_fair,
8851
8852         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8853
8854         .update_curr            = update_curr_fair,
8855
8856 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8857         .task_change_group      = task_change_group_fair,
8858 #endif
8859 };
8860
8861 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8862 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8863 {
8864         struct cfs_rq *cfs_rq;
8865
8866         rcu_read_lock();
8867         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8868                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8869         rcu_read_unlock();
8870 }
8871
8872 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8873 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8874 {
8875         int node;
8876         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8877
8878         for_each_online_node(node) {
8879                 if (p->numa_faults) {
8880                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8881                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8882                 }
8883                 if (p->numa_group) {
8884                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8885                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8886                 }
8887                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8888         }
8889 }
8890 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8891 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8892
8893 __init void init_sched_fair_class(void)
8894 {
8895 #ifdef CONFIG_SMP
8896         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8897
8898 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8899         nohz.next_balance = jiffies;
8900         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8901 #endif
8902 #endif /* SMP */
8903
8904 }