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