a6789485fcae28fc43b0f7ad310b329a28f763f9
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 /*
118  * The margin used when comparing utilization with CPU capacity:
119  * util * 1024 < capacity * margin
120  */
121 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% */
122
123 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
124 {
125         lw->weight += inc;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
130 {
131         lw->weight -= dec;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
136 {
137         lw->weight = w;
138         lw->inv_weight = 0;
139 }
140
141 /*
142  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
143  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
144  * to users decreases. But the relationship is not linear,
145  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
146  * number of CPUs.
147  *
148  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
149  */
150 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
151 {
152         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
153         unsigned int factor;
154
155         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
156         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
157                 factor = 1;
158                 break;
159         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
160                 factor = cpus;
161                 break;
162         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
163         default:
164                 factor = 1 + ilog2(cpus);
165                 break;
166         }
167
168         return factor;
169 }
170
171 static void update_sysctl(void)
172 {
173         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
174
175 #define SET_SYSCTL(name) \
176         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
177         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
178         SET_SYSCTL(sched_latency);
179         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
180 #undef SET_SYSCTL
181 }
182
183 void sched_init_granularity(void)
184 {
185         update_sysctl();
186 }
187
188 #define WMULT_CONST     (~0U)
189 #define WMULT_SHIFT     32
190
191 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
192 {
193         unsigned long w;
194
195         if (likely(lw->inv_weight))
196                 return;
197
198         w = scale_load_down(lw->weight);
199
200         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
201                 lw->inv_weight = 1;
202         else if (unlikely(!w))
203                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
204         else
205                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
206 }
207
208 /*
209  * delta_exec * weight / lw.weight
210  *   OR
211  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
212  *
213  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
214  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
215  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
216  *
217  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
218  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
219  */
220 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
221 {
222         u64 fact = scale_load_down(weight);
223         int shift = WMULT_SHIFT;
224
225         __update_inv_weight(lw);
226
227         if (unlikely(fact >> 32)) {
228                 while (fact >> 32) {
229                         fact >>= 1;
230                         shift--;
231                 }
232         }
233
234         /* hint to use a 32x32->64 mul */
235         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
236
237         while (fact >> 32) {
238                 fact >>= 1;
239                 shift--;
240         }
241
242         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
243 }
244
245
246 const struct sched_class fair_sched_class;
247
248 /**************************************************************
249  * CFS operations on generic schedulable entities:
250  */
251
252 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
253
254 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
255 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
256 {
257         return cfs_rq->rq;
258 }
259
260 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
261 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
262
263 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
264 {
265         SCHED_WARN_ON(!entity_is_task(se));
266         return container_of(se, struct task_struct, se);
267 }
268
269 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
270 #define for_each_sched_entity(se) \
271                 for (; se; se = se->parent)
272
273 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
274 {
275         return p->se.cfs_rq;
276 }
277
278 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
279 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
280 {
281         return se->cfs_rq;
282 }
283
284 /* runqueue "owned" by this group */
285 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
286 {
287         return grp->my_q;
288 }
289
290 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
291 {
292         if (!cfs_rq->on_list) {
293                 /*
294                  * Ensure we either appear before our parent (if already
295                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
296                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
297                  * reduces this to two cases.
298                  */
299                 if (cfs_rq->tg->parent &&
300                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
301                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
302                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
303                 } else {
304                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
305                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
306                 }
307
308                 cfs_rq->on_list = 1;
309         }
310 }
311
312 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         if (cfs_rq->on_list) {
315                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
316                 cfs_rq->on_list = 0;
317         }
318 }
319
320 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
321 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
322         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
323
324 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
325 static inline struct cfs_rq *
326 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
327 {
328         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
329                 return se->cfs_rq;
330
331         return NULL;
332 }
333
334 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
335 {
336         return se->parent;
337 }
338
339 static void
340 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
341 {
342         int se_depth, pse_depth;
343
344         /*
345          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
346          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
347          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
348          * parent.
349          */
350
351         /* First walk up until both entities are at same depth */
352         se_depth = (*se)->depth;
353         pse_depth = (*pse)->depth;
354
355         while (se_depth > pse_depth) {
356                 se_depth--;
357                 *se = parent_entity(*se);
358         }
359
360         while (pse_depth > se_depth) {
361                 pse_depth--;
362                 *pse = parent_entity(*pse);
363         }
364
365         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
366                 *se = parent_entity(*se);
367                 *pse = parent_entity(*pse);
368         }
369 }
370
371 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
372
373 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
374 {
375         return container_of(se, struct task_struct, se);
376 }
377
378 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
379 {
380         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
381 }
382
383 #define entity_is_task(se)      1
384
385 #define for_each_sched_entity(se) \
386                 for (; se; se = NULL)
387
388 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
389 {
390         return &task_rq(p)->cfs;
391 }
392
393 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
394 {
395         struct task_struct *p = task_of(se);
396         struct rq *rq = task_rq(p);
397
398         return &rq->cfs;
399 }
400
401 /* runqueue "owned" by this group */
402 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
403 {
404         return NULL;
405 }
406
407 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
412 {
413 }
414
415 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
416                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
417
418 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
419 {
420         return NULL;
421 }
422
423 static inline void
424 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
425 {
426 }
427
428 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
429
430 static __always_inline
431 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
432
433 /**************************************************************
434  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
435  */
436
437 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
438 {
439         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
440         if (delta > 0)
441                 max_vruntime = vruntime;
442
443         return max_vruntime;
444 }
445
446 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
447 {
448         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
449         if (delta < 0)
450                 min_vruntime = vruntime;
451
452         return min_vruntime;
453 }
454
455 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
456                                 struct sched_entity *b)
457 {
458         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
459 }
460
461 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
462 {
463         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
464
465         if (cfs_rq->curr)
466                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
467
468         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
469                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
470                                                    struct sched_entity,
471                                                    run_node);
472
473                 if (!cfs_rq->curr)
474                         vruntime = se->vruntime;
475                 else
476                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
477         }
478
479         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
480         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
481 #ifndef CONFIG_64BIT
482         smp_wmb();
483         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
484 #endif
485 }
486
487 /*
488  * Enqueue an entity into the rb-tree:
489  */
490 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
491 {
492         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
493         struct rb_node *parent = NULL;
494         struct sched_entity *entry;
495         int leftmost = 1;
496
497         /*
498          * Find the right place in the rbtree:
499          */
500         while (*link) {
501                 parent = *link;
502                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
503                 /*
504                  * We dont care about collisions. Nodes with
505                  * the same key stay together.
506                  */
507                 if (entity_before(se, entry)) {
508                         link = &parent->rb_left;
509                 } else {
510                         link = &parent->rb_right;
511                         leftmost = 0;
512                 }
513         }
514
515         /*
516          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
517          * used):
518          */
519         if (leftmost)
520                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
521
522         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
523         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
524 }
525
526 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
527 {
528         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
529                 struct rb_node *next_node;
530
531                 next_node = rb_next(&se->run_node);
532                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
533         }
534
535         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
536 }
537
538 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
539 {
540         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
541
542         if (!left)
543                 return NULL;
544
545         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
546 }
547
548 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
549 {
550         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
551
552         if (!next)
553                 return NULL;
554
555         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
556 }
557
558 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
559 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
560 {
561         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
562
563         if (!last)
564                 return NULL;
565
566         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
567 }
568
569 /**************************************************************
570  * Scheduling class statistics methods:
571  */
572
573 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
574                 void __user *buffer, size_t *lenp,
575                 loff_t *ppos)
576 {
577         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
578         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
579
580         if (ret || !write)
581                 return ret;
582
583         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
584                                         sysctl_sched_min_granularity);
585
586 #define WRT_SYSCTL(name) \
587         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
588         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
589         WRT_SYSCTL(sched_latency);
590         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
591 #undef WRT_SYSCTL
592
593         return 0;
594 }
595 #endif
596
597 /*
598  * delta /= w
599  */
600 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
601 {
602         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
603                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
604
605         return delta;
606 }
607
608 /*
609  * The idea is to set a period in which each task runs once.
610  *
611  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
612  * this period because otherwise the slices get too small.
613  *
614  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
615  */
616 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
617 {
618         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
619                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
620         else
621                 return sysctl_sched_latency;
622 }
623
624 /*
625  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
626  * proportional to the weight.
627  *
628  * s = p*P[w/rw]
629  */
630 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
631 {
632         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
633
634         for_each_sched_entity(se) {
635                 struct load_weight *load;
636                 struct load_weight lw;
637
638                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
639                 load = &cfs_rq->load;
640
641                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
642                         lw = cfs_rq->load;
643
644                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
645                         load = &lw;
646                 }
647                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
648         }
649         return slice;
650 }
651
652 /*
653  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
654  *
655  * vs = s/w
656  */
657 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
658 {
659         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
660 }
661
662 #ifdef CONFIG_SMP
663 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev_cpu, int cpu);
664 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
665
666 /*
667  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
668  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
669  * dependent on this value.
670  */
671 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
672 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
673 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
674
675 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
676 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
677 {
678         struct sched_avg *sa = &se->avg;
679
680         sa->last_update_time = 0;
681         /*
682          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
683          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
684          * will definitely be update (after enqueue).
685          */
686         sa->period_contrib = 1023;
687         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
688         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
689         /*
690          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
691          */
692         sa->util_avg = 0;
693         sa->util_sum = 0;
694         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
695 }
696
697 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
698 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
699 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force);
700 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
701
702 /*
703  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
704  * based on the cfs_rq's current util_avg:
705  *
706  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
707  *
708  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
709  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
710  * as when the series is a harmonic series.
711  *
712  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
713  * only 1/2 of the left utilization budget:
714  *
715  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
716  *
717  * where n denotes the nth task.
718  *
719  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
720  *
721  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
722  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
723  *
724  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
725  * if util_avg > util_avg_cap.
726  */
727 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
728 {
729         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
730         struct sched_avg *sa = &se->avg;
731         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
732         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
733
734         if (cap > 0) {
735                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
736                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
737                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
738
739                         if (sa->util_avg > cap)
740                                 sa->util_avg = cap;
741                 } else {
742                         sa->util_avg = cap;
743                 }
744                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
745         }
746
747         if (entity_is_task(se)) {
748                 struct task_struct *p = task_of(se);
749                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
750                         /*
751                          * For !fair tasks do:
752                          *
753                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
754                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
755                         switched_from_fair(rq, p);
756                          *
757                          * such that the next switched_to_fair() has the
758                          * expected state.
759                          */
760                         se->avg.last_update_time = now;
761                         return;
762                 }
763         }
764
765         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
766         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
767         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
768 }
769
770 #else /* !CONFIG_SMP */
771 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
772 {
773 }
774 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
775 {
776 }
777 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
778 {
779 }
780 #endif /* CONFIG_SMP */
781
782 /*
783  * Update the current task's runtime statistics.
784  */
785 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
786 {
787         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
788         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
789         u64 delta_exec;
790
791         if (unlikely(!curr))
792                 return;
793
794         delta_exec = now - curr->exec_start;
795         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
796                 return;
797
798         curr->exec_start = now;
799
800         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
801                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
802
803         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
804         schedstat_add(cfs_rq->exec_clock, delta_exec);
805
806         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
807         update_min_vruntime(cfs_rq);
808
809         if (entity_is_task(curr)) {
810                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
811
812                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
813                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
814                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
815         }
816
817         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
818 }
819
820 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
821 {
822         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
823 }
824
825 static inline void
826 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
827 {
828         u64 wait_start, prev_wait_start;
829
830         if (!schedstat_enabled())
831                 return;
832
833         wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
834         prev_wait_start = schedstat_val(se->statistics.wait_start);
835
836         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
837             likely(wait_start > prev_wait_start))
838                 wait_start -= prev_wait_start;
839
840         schedstat_set(se->statistics.wait_start, wait_start);
841 }
842
843 static inline void
844 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
845 {
846         struct task_struct *p;
847         u64 delta;
848
849         if (!schedstat_enabled())
850                 return;
851
852         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - schedstat_val(se->statistics.wait_start);
853
854         if (entity_is_task(se)) {
855                 p = task_of(se);
856                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
857                         /*
858                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
859                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
860                          * prior to migration.
861                          */
862                         schedstat_set(se->statistics.wait_start, delta);
863                         return;
864                 }
865                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
866         }
867
868         schedstat_set(se->statistics.wait_max,
869                       max(schedstat_val(se->statistics.wait_max), delta));
870         schedstat_inc(se->statistics.wait_count);
871         schedstat_add(se->statistics.wait_sum, delta);
872         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
873 }
874
875 static inline void
876 update_stats_enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
877 {
878         struct task_struct *tsk = NULL;
879         u64 sleep_start, block_start;
880
881         if (!schedstat_enabled())
882                 return;
883
884         sleep_start = schedstat_val(se->statistics.sleep_start);
885         block_start = schedstat_val(se->statistics.block_start);
886
887         if (entity_is_task(se))
888                 tsk = task_of(se);
889
890         if (sleep_start) {
891                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - sleep_start;
892
893                 if ((s64)delta < 0)
894                         delta = 0;
895
896                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.sleep_max)))
897                         schedstat_set(se->statistics.sleep_max, delta);
898
899                 schedstat_set(se->statistics.sleep_start, 0);
900                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
901
902                 if (tsk) {
903                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
904                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
905                 }
906         }
907         if (block_start) {
908                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - block_start;
909
910                 if ((s64)delta < 0)
911                         delta = 0;
912
913                 if (unlikely(delta > schedstat_val(se->statistics.block_max)))
914                         schedstat_set(se->statistics.block_max, delta);
915
916                 schedstat_set(se->statistics.block_start, 0);
917                 schedstat_add(se->statistics.sum_sleep_runtime, delta);
918
919                 if (tsk) {
920                         if (tsk->in_iowait) {
921                                 schedstat_add(se->statistics.iowait_sum, delta);
922                                 schedstat_inc(se->statistics.iowait_count);
923                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
924                         }
925
926                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
927
928                         /*
929                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
930                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
931                          * amount of time that the task spent sleeping:
932                          */
933                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
934                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
935                                                 (void *)get_wchan(tsk),
936                                                 delta >> 20);
937                         }
938                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
939                 }
940         }
941 }
942
943 /*
944  * Task is being enqueued - update stats:
945  */
946 static inline void
947 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
948 {
949         if (!schedstat_enabled())
950                 return;
951
952         /*
953          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
954          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
955          */
956         if (se != cfs_rq->curr)
957                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
958
959         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
960                 update_stats_enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
961 }
962
963 static inline void
964 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
965 {
966
967         if (!schedstat_enabled())
968                 return;
969
970         /*
971          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
972          * waiting task:
973          */
974         if (se != cfs_rq->curr)
975                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
976
977         if ((flags & DEQUEUE_SLEEP) && entity_is_task(se)) {
978                 struct task_struct *tsk = task_of(se);
979
980                 if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
981                         schedstat_set(se->statistics.sleep_start,
982                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
983                 if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
984                         schedstat_set(se->statistics.block_start,
985                                       rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
986         }
987 }
988
989 /*
990  * We are picking a new current task - update its stats:
991  */
992 static inline void
993 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
994 {
995         /*
996          * We are starting a new run period:
997          */
998         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
999 }
1000
1001 /**************************************************
1002  * Scheduling class queueing methods:
1003  */
1004
1005 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1006 /*
1007  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
1008  * calculated based on the tasks virtual memory size and
1009  * numa_balancing_scan_size.
1010  */
1011 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
1012 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
1013
1014 /* Portion of address space to scan in MB */
1015 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
1016
1017 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
1018 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
1019
1020 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
1021 {
1022         unsigned long rss = 0;
1023         unsigned long nr_scan_pages;
1024
1025         /*
1026          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
1027          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
1028          * on resident pages
1029          */
1030         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
1031         rss = get_mm_rss(p->mm);
1032         if (!rss)
1033                 rss = nr_scan_pages;
1034
1035         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
1036         return rss / nr_scan_pages;
1037 }
1038
1039 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
1040 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
1041
1042 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
1043 {
1044         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
1045         unsigned int scan, floor;
1046         unsigned int windows = 1;
1047
1048         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
1049                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
1050         floor = 1000 / windows;
1051
1052         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
1053         return max_t(unsigned int, floor, scan);
1054 }
1055
1056 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
1057 {
1058         unsigned int smin = task_scan_min(p);
1059         unsigned int smax;
1060
1061         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
1062         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
1063         return max(smin, smax);
1064 }
1065
1066 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1067 {
1068         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1069         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1070 }
1071
1072 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1073 {
1074         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1075         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1076 }
1077
1078 struct numa_group {
1079         atomic_t refcount;
1080
1081         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1082         int nr_tasks;
1083         pid_t gid;
1084         int active_nodes;
1085
1086         struct rcu_head rcu;
1087         unsigned long total_faults;
1088         unsigned long max_faults_cpu;
1089         /*
1090          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1091          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1092          * more by CPU use than by memory faults.
1093          */
1094         unsigned long *faults_cpu;
1095         unsigned long faults[0];
1096 };
1097
1098 /* Shared or private faults. */
1099 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1100
1101 /* Memory and CPU locality */
1102 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1103
1104 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1105 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1106
1107 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1108 {
1109         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1110 }
1111
1112 /*
1113  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1114  * occupy the first half of the array. The second half of the
1115  * array is for current counters, which are averaged into the
1116  * first set by task_numa_placement.
1117  */
1118 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1119 {
1120         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1121 }
1122
1123 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1124 {
1125         if (!p->numa_faults)
1126                 return 0;
1127
1128         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1129                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1130 }
1131
1132 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1133 {
1134         if (!p->numa_group)
1135                 return 0;
1136
1137         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1138                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1139 }
1140
1141 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1142 {
1143         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1144                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1145 }
1146
1147 /*
1148  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1149  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1150  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1151  */
1152 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1153
1154 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1155 {
1156         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1157 }
1158
1159 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1160 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1161                                         int maxdist, bool task)
1162 {
1163         unsigned long score = 0;
1164         int node;
1165
1166         /*
1167          * All nodes are directly connected, and the same distance
1168          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1169          */
1170         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1171                 return 0;
1172
1173         /*
1174          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1175          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1176          */
1177         for_each_online_node(node) {
1178                 unsigned long faults;
1179                 int dist = node_distance(nid, node);
1180
1181                 /*
1182                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1183                  * for placement; nid was already counted.
1184                  */
1185                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1186                         continue;
1187
1188                 /*
1189                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1190                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1191                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1192                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1193                  * of each group. Skip other nodes.
1194                  */
1195                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1196                                         dist > maxdist)
1197                         continue;
1198
1199                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1200                 if (task)
1201                         faults = task_faults(p, node);
1202                 else
1203                         faults = group_faults(p, node);
1204
1205                 /*
1206                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1207                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1208                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1209                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1210                  * The further away a node is, the less the faults count.
1211                  * This seems to result in good task placement.
1212                  */
1213                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1214                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1215                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1216                 }
1217
1218                 score += faults;
1219         }
1220
1221         return score;
1222 }
1223
1224 /*
1225  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1226  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1227  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1228  * evenly spread out between numa nodes.
1229  */
1230 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1231                                         int dist)
1232 {
1233         unsigned long faults, total_faults;
1234
1235         if (!p->numa_faults)
1236                 return 0;
1237
1238         total_faults = p->total_numa_faults;
1239
1240         if (!total_faults)
1241                 return 0;
1242
1243         faults = task_faults(p, nid);
1244         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1245
1246         return 1000 * faults / total_faults;
1247 }
1248
1249 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1250                                          int dist)
1251 {
1252         unsigned long faults, total_faults;
1253
1254         if (!p->numa_group)
1255                 return 0;
1256
1257         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1258
1259         if (!total_faults)
1260                 return 0;
1261
1262         faults = group_faults(p, nid);
1263         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1264
1265         return 1000 * faults / total_faults;
1266 }
1267
1268 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1269                                 int src_nid, int dst_cpu)
1270 {
1271         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1272         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1273         int last_cpupid, this_cpupid;
1274
1275         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1276
1277         /*
1278          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1279          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1280          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1281          *
1282          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1283          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1284          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1285          *
1286          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1287          * same result twice in a row, given these samples are fully
1288          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1289          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1290          *
1291          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1292          * act on an unlikely task<->page relation.
1293          */
1294         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1295         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1296                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1297                 return false;
1298
1299         /* Always allow migrate on private faults */
1300         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1301                 return true;
1302
1303         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1304         if (!ng)
1305                 return true;
1306
1307         /*
1308          * Destination node is much more heavily used than the source
1309          * node? Allow migration.
1310          */
1311         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1312                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1313                 return true;
1314
1315         /*
1316          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1317          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1318          *
1319          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1320          * --------------- * - > ---------------
1321          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1322          */
1323         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1324                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1325 }
1326
1327 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1328 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1329 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1330 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1331 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1332
1333 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1334 struct numa_stats {
1335         unsigned long nr_running;
1336         unsigned long load;
1337
1338         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1339         unsigned long compute_capacity;
1340
1341         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1342         unsigned long task_capacity;
1343         int has_free_capacity;
1344 };
1345
1346 /*
1347  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1348  */
1349 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1350 {
1351         int smt, cpu, cpus = 0;
1352         unsigned long capacity;
1353
1354         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1355         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1356                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1357
1358                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1359                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1360                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1361
1362                 cpus++;
1363         }
1364
1365         /*
1366          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1367          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1368          * not find this node attractive.
1369          *
1370          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1371          * imbalance and bail there.
1372          */
1373         if (!cpus)
1374                 return;
1375
1376         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1377         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1378         capacity = cpus / smt; /* cores */
1379
1380         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1381                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1382         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1383 }
1384
1385 struct task_numa_env {
1386         struct task_struct *p;
1387
1388         int src_cpu, src_nid;
1389         int dst_cpu, dst_nid;
1390
1391         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1392
1393         int imbalance_pct;
1394         int dist;
1395
1396         struct task_struct *best_task;
1397         long best_imp;
1398         int best_cpu;
1399 };
1400
1401 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1402                              struct task_struct *p, long imp)
1403 {
1404         if (env->best_task)
1405                 put_task_struct(env->best_task);
1406         if (p)
1407                 get_task_struct(p);
1408
1409         env->best_task = p;
1410         env->best_imp = imp;
1411         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1412 }
1413
1414 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1415                                 struct task_numa_env *env)
1416 {
1417         long imb, old_imb;
1418         long orig_src_load, orig_dst_load;
1419         long src_capacity, dst_capacity;
1420
1421         /*
1422          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1423          *
1424          * src_load        dst_load
1425          * ------------ vs ---------
1426          * src_capacity    dst_capacity
1427          */
1428         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1429         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1430
1431         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1432         if (dst_load < src_load)
1433                 swap(dst_load, src_load);
1434
1435         /* Is the difference below the threshold? */
1436         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1437               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1438         if (imb <= 0)
1439                 return false;
1440
1441         /*
1442          * The imbalance is above the allowed threshold.
1443          * Compare it with the old imbalance.
1444          */
1445         orig_src_load = env->src_stats.load;
1446         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1447
1448         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1449                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1450
1451         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1452                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1453
1454         /* Would this change make things worse? */
1455         return (imb > old_imb);
1456 }
1457
1458 /*
1459  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1460  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1461  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1462  * be exchanged with the source task
1463  */
1464 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1465                               long taskimp, long groupimp)
1466 {
1467         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1468         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1469         struct task_struct *cur;
1470         long src_load, dst_load;
1471         long load;
1472         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1473         long moveimp = imp;
1474         int dist = env->dist;
1475
1476         rcu_read_lock();
1477         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1478         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1479                 cur = NULL;
1480
1481         /*
1482          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1483          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1484          */
1485         if (cur == env->p)
1486                 goto unlock;
1487
1488         /*
1489          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1490          * source and destination node. Calculate the total differential for
1491          * the source task and potential destination task. The more negative
1492          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1493          * be incurred if the tasks were swapped.
1494          */
1495         if (cur) {
1496                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1497                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1498                         goto unlock;
1499
1500                 /*
1501                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1502                  * in any group then look only at task weights.
1503                  */
1504                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1505                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1506                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1507                         /*
1508                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1509                          * tasks within a group over tiny differences.
1510                          */
1511                         if (cur->numa_group)
1512                                 imp -= imp/16;
1513                 } else {
1514                         /*
1515                          * Compare the group weights. If a task is all by
1516                          * itself (not part of a group), use the task weight
1517                          * instead.
1518                          */
1519                         if (cur->numa_group)
1520                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1521                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1522                         else
1523                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1524                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1525                 }
1526         }
1527
1528         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1529                 goto unlock;
1530
1531         if (!cur) {
1532                 /* Is there capacity at our destination? */
1533                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1534                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1535                         goto unlock;
1536
1537                 goto balance;
1538         }
1539
1540         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1541         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1542                         dst_rq->nr_running == 1)
1543                 goto assign;
1544
1545         /*
1546          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1547          */
1548 balance:
1549         load = task_h_load(env->p);
1550         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1551         src_load = env->src_stats.load - load;
1552
1553         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1554                 /*
1555                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1556                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1557                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1558                  * so an actually idle CPU will win.
1559                  */
1560                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1561                         imp = moveimp - 1;
1562                         cur = NULL;
1563                         goto assign;
1564                 }
1565         }
1566
1567         if (imp <= env->best_imp)
1568                 goto unlock;
1569
1570         if (cur) {
1571                 load = task_h_load(cur);
1572                 dst_load -= load;
1573                 src_load += load;
1574         }
1575
1576         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1577                 goto unlock;
1578
1579         /*
1580          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1581          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1582          */
1583         if (!cur) {
1584                 /*
1585                  * select_idle_siblings() uses an per-cpu cpumask that
1586                  * can be used from IRQ context.
1587                  */
1588                 local_irq_disable();
1589                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->src_cpu,
1590                                                    env->dst_cpu);
1591                 local_irq_enable();
1592         }
1593
1594 assign:
1595         task_numa_assign(env, cur, imp);
1596 unlock:
1597         rcu_read_unlock();
1598 }
1599
1600 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1601                                 long taskimp, long groupimp)
1602 {
1603         int cpu;
1604
1605         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1606                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1607                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1608                         continue;
1609
1610                 env->dst_cpu = cpu;
1611                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1612         }
1613 }
1614
1615 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1616 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1617 {
1618         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1619         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1620
1621         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1622                 return false;
1623
1624         /*
1625          * Only consider a task move if the source has a higher load
1626          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1627          *
1628          *      src->load                dst->load
1629          * --------------------- vs ---------------------
1630          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1631          */
1632         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1633
1634             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1635                 return true;
1636
1637         return false;
1638 }
1639
1640 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1641 {
1642         struct task_numa_env env = {
1643                 .p = p,
1644
1645                 .src_cpu = task_cpu(p),
1646                 .src_nid = task_node(p),
1647
1648                 .imbalance_pct = 112,
1649
1650                 .best_task = NULL,
1651                 .best_imp = 0,
1652                 .best_cpu = -1,
1653         };
1654         struct sched_domain *sd;
1655         unsigned long taskweight, groupweight;
1656         int nid, ret, dist;
1657         long taskimp, groupimp;
1658
1659         /*
1660          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1661          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1662          *
1663          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1664          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1665          * to satisfy here.
1666          */
1667         rcu_read_lock();
1668         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1669         if (sd)
1670                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1671         rcu_read_unlock();
1672
1673         /*
1674          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1675          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1676          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1677          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1678          */
1679         if (unlikely(!sd)) {
1680                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1681                 return -EINVAL;
1682         }
1683
1684         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1685         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1686         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1687         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1688         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1689         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1690         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1691         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1692
1693         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1694         if (numa_has_capacity(&env))
1695                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1696
1697         /*
1698          * Look at other nodes in these cases:
1699          * - there is no space available on the preferred_nid
1700          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1701          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1702          *   we need to check other locations.
1703          */
1704         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1705                 for_each_online_node(nid) {
1706                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1707                                 continue;
1708
1709                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1710                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1711                                                 dist != env.dist) {
1712                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1713                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1714                         }
1715
1716                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1717                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1718                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1719                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1720                                 continue;
1721
1722                         env.dist = dist;
1723                         env.dst_nid = nid;
1724                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1725                         if (numa_has_capacity(&env))
1726                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1727                 }
1728         }
1729
1730         /*
1731          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1732          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1733          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1734          * settle down.
1735          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1736          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1737          */
1738         if (p->numa_group) {
1739                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1740
1741                 if (env.best_cpu == -1)
1742                         nid = env.src_nid;
1743                 else
1744                         nid = env.dst_nid;
1745
1746                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1747                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1748         }
1749
1750         /* No better CPU than the current one was found. */
1751         if (env.best_cpu == -1)
1752                 return -EAGAIN;
1753
1754         /*
1755          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1756          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1757          */
1758         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1759
1760         if (env.best_task == NULL) {
1761                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1762                 if (ret != 0)
1763                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1764                 return ret;
1765         }
1766
1767         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1768         if (ret != 0)
1769                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1770         put_task_struct(env.best_task);
1771         return ret;
1772 }
1773
1774 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1775 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1776 {
1777         unsigned long interval = HZ;
1778
1779         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1780         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1781                 return;
1782
1783         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1784         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1785         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1786
1787         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1788         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1789                 return;
1790
1791         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1792         task_numa_migrate(p);
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1797  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1798  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1799  * located.
1800  */
1801 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1802 {
1803         unsigned long faults, max_faults = 0;
1804         int nid, active_nodes = 0;
1805
1806         for_each_online_node(nid) {
1807                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1808                 if (faults > max_faults)
1809                         max_faults = faults;
1810         }
1811
1812         for_each_online_node(nid) {
1813                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1814                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1815                         active_nodes++;
1816         }
1817
1818         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1819         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1820 }
1821
1822 /*
1823  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1824  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1825  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1826  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1827  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1828  */
1829 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1830 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1831
1832 /*
1833  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1834  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1835  * the page accesses are shared with other processes.
1836  * Otherwise, decrease the scan period.
1837  */
1838 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1839                         unsigned long shared, unsigned long private)
1840 {
1841         unsigned int period_slot;
1842         int ratio;
1843         int diff;
1844
1845         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1846         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1847
1848         /*
1849          * If there were no record hinting faults then either the task is
1850          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1851          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1852          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1853          * node is overloaded. In either case, scan slower
1854          */
1855         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1856                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1857                         p->numa_scan_period << 1);
1858
1859                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1860                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1861
1862                 return;
1863         }
1864
1865         /*
1866          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1867          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1868          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1869          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1870          */
1871         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1872         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1873         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1874                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1875                 if (!slot)
1876                         slot = 1;
1877                 diff = slot * period_slot;
1878         } else {
1879                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1880
1881                 /*
1882                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1883                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1884                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1885                  * speaking the intent is that there is little point
1886                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1887                  * simply bounce migrations uselessly
1888                  */
1889                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1890                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1891         }
1892
1893         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1894                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1895         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1896 }
1897
1898 /*
1899  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1900  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1901  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1902  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1903  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1904  */
1905 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1906 {
1907         u64 runtime, delta, now;
1908         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1909         now = p->se.exec_start;
1910         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1911
1912         if (p->last_task_numa_placement) {
1913                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1914                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1915         } else {
1916                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1917                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1918         }
1919
1920         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1921         p->last_task_numa_placement = now;
1922
1923         return delta;
1924 }
1925
1926 /*
1927  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1928  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1929  * otherwise workloads might not converge.
1930  */
1931 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1932 {
1933         nodemask_t nodes;
1934         int dist;
1935
1936         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1937         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1938                 return nid;
1939
1940         /*
1941          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1942          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1943          * both the node itself, and on nearby nodes.
1944          */
1945         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1946                 unsigned long score, max_score = 0;
1947                 int node, max_node = nid;
1948
1949                 dist = sched_max_numa_distance;
1950
1951                 for_each_online_node(node) {
1952                         score = group_weight(p, node, dist);
1953                         if (score > max_score) {
1954                                 max_score = score;
1955                                 max_node = node;
1956                         }
1957                 }
1958                 return max_node;
1959         }
1960
1961         /*
1962          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1963          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1964          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1965          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1966          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1967          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1968          * keep the complexity of the search down.
1969          */
1970         nodes = node_online_map;
1971         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1972                 unsigned long max_faults = 0;
1973                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1974                 int a, b;
1975
1976                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1977                 if (!find_numa_distance(dist))
1978                         continue;
1979
1980                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1981                         unsigned long faults = 0;
1982                         nodemask_t this_group;
1983                         nodes_clear(this_group);
1984
1985                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1986                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1987                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1988                                         faults += group_faults(p, b);
1989                                         node_set(b, this_group);
1990                                         node_clear(b, nodes);
1991                                 }
1992                         }
1993
1994                         /* Remember the top group. */
1995                         if (faults > max_faults) {
1996                                 max_faults = faults;
1997                                 max_group = this_group;
1998                                 /*
1999                                  * subtle: at the smallest distance there is
2000                                  * just one node left in each "group", the
2001                                  * winner is the preferred nid.
2002                                  */
2003                                 nid = a;
2004                         }
2005                 }
2006                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
2007                 if (!max_faults)
2008                         break;
2009                 nodes = max_group;
2010         }
2011         return nid;
2012 }
2013
2014 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
2015 {
2016         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
2017         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
2018         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
2019         unsigned long total_faults;
2020         u64 runtime, period;
2021         spinlock_t *group_lock = NULL;
2022
2023         /*
2024          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
2025          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
2026          * that the field is read in a single access:
2027          */
2028         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
2029         if (p->numa_scan_seq == seq)
2030                 return;
2031         p->numa_scan_seq = seq;
2032         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2033
2034         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
2035                        p->numa_faults_locality[1];
2036         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
2037
2038         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
2039         if (p->numa_group) {
2040                 group_lock = &p->numa_group->lock;
2041                 spin_lock_irq(group_lock);
2042         }
2043
2044         /* Find the node with the highest number of faults */
2045         for_each_online_node(nid) {
2046                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
2047                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
2048                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
2049                 int priv;
2050
2051                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
2052                         long diff, f_diff, f_weight;
2053
2054                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
2055                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
2056                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
2057                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
2058
2059                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
2060                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
2061                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
2062                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
2063
2064                         /*
2065                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
2066                          * count according to CPU use, instead of by the raw
2067                          * number of faults. Tasks with little runtime have
2068                          * little over-all impact on throughput, and thus their
2069                          * faults are less important.
2070                          */
2071                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
2072                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
2073                                    (total_faults + 1);
2074                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2075                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2076
2077                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2078                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2079                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2080                         p->total_numa_faults += diff;
2081                         if (p->numa_group) {
2082                                 /*
2083                                  * safe because we can only change our own group
2084                                  *
2085                                  * mem_idx represents the offset for a given
2086                                  * nid and priv in a specific region because it
2087                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2088                                  */
2089                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2090                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2091                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2092                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2093                         }
2094                 }
2095
2096                 if (faults > max_faults) {
2097                         max_faults = faults;
2098                         max_nid = nid;
2099                 }
2100
2101                 if (group_faults > max_group_faults) {
2102                         max_group_faults = group_faults;
2103                         max_group_nid = nid;
2104                 }
2105         }
2106
2107         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2108
2109         if (p->numa_group) {
2110                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2111                 spin_unlock_irq(group_lock);
2112                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2113         }
2114
2115         if (max_faults) {
2116                 /* Set the new preferred node */
2117                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2118                         sched_setnuma(p, max_nid);
2119
2120                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2121                         numa_migrate_preferred(p);
2122         }
2123 }
2124
2125 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2126 {
2127         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2128 }
2129
2130 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2131 {
2132         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2133                 kfree_rcu(grp, rcu);
2134 }
2135
2136 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2137                         int *priv)
2138 {
2139         struct numa_group *grp, *my_grp;
2140         struct task_struct *tsk;
2141         bool join = false;
2142         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2143         int i;
2144
2145         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2146                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2147                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2148
2149                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2150                 if (!grp)
2151                         return;
2152
2153                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2154                 grp->active_nodes = 1;
2155                 grp->max_faults_cpu = 0;
2156                 spin_lock_init(&grp->lock);
2157                 grp->gid = p->pid;
2158                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2159                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2160                                                 nr_node_ids;
2161
2162                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2163                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2164
2165                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2166
2167                 grp->nr_tasks++;
2168                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2169         }
2170
2171         rcu_read_lock();
2172         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2173
2174         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2175                 goto no_join;
2176
2177         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2178         if (!grp)
2179                 goto no_join;
2180
2181         my_grp = p->numa_group;
2182         if (grp == my_grp)
2183                 goto no_join;
2184
2185         /*
2186          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2187          * the other task will join us.
2188          */
2189         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2190                 goto no_join;
2191
2192         /*
2193          * Tie-break on the grp address.
2194          */
2195         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2196                 goto no_join;
2197
2198         /* Always join threads in the same process. */
2199         if (tsk->mm == current->mm)
2200                 join = true;
2201
2202         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2203         if (flags & TNF_SHARED)
2204                 join = true;
2205
2206         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2207         *priv = !join;
2208
2209         if (join && !get_numa_group(grp))
2210                 goto no_join;
2211
2212         rcu_read_unlock();
2213
2214         if (!join)
2215                 return;
2216
2217         BUG_ON(irqs_disabled());
2218         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2219
2220         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2221                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2222                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2223         }
2224         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2225         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2226
2227         my_grp->nr_tasks--;
2228         grp->nr_tasks++;
2229
2230         spin_unlock(&my_grp->lock);
2231         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2232
2233         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2234
2235         put_numa_group(my_grp);
2236         return;
2237
2238 no_join:
2239         rcu_read_unlock();
2240         return;
2241 }
2242
2243 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2244 {
2245         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2246         void *numa_faults = p->numa_faults;
2247         unsigned long flags;
2248         int i;
2249
2250         if (grp) {
2251                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2252                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2253                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2254                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2255
2256                 grp->nr_tasks--;
2257                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2258                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2259                 put_numa_group(grp);
2260         }
2261
2262         p->numa_faults = NULL;
2263         kfree(numa_faults);
2264 }
2265
2266 /*
2267  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2268  */
2269 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2270 {
2271         struct task_struct *p = current;
2272         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2273         int cpu_node = task_node(current);
2274         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2275         struct numa_group *ng;
2276         int priv;
2277
2278         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2279                 return;
2280
2281         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2282         if (!p->mm)
2283                 return;
2284
2285         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2286         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2287                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2288                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2289
2290                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2291                 if (!p->numa_faults)
2292                         return;
2293
2294                 p->total_numa_faults = 0;
2295                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2296         }
2297
2298         /*
2299          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2300          * to be private if the accessing pid has not changed
2301          */
2302         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2303                 priv = 1;
2304         } else {
2305                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2306                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2307                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2308         }
2309
2310         /*
2311          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2312          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2313          * actively using should be counted as local. This allows the
2314          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2315          */
2316         ng = p->numa_group;
2317         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2318                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2319                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2320                 local = 1;
2321
2322         task_numa_placement(p);
2323
2324         /*
2325          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2326          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2327          */
2328         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2329                 numa_migrate_preferred(p);
2330
2331         if (migrated)
2332                 p->numa_pages_migrated += pages;
2333         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2334                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2335
2336         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2337         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2338         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2339 }
2340
2341 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2342 {
2343         /*
2344          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2345          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2346          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2347          * much of an issue though, since this is just used for
2348          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2349          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2350          */
2351         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2352         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2353 }
2354
2355 /*
2356  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2357  * Triggered from task_tick_numa().
2358  */
2359 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2360 {
2361         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2362         struct task_struct *p = current;
2363         struct mm_struct *mm = p->mm;
2364         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2365         struct vm_area_struct *vma;
2366         unsigned long start, end;
2367         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2368         long pages, virtpages;
2369
2370         SCHED_WARN_ON(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2371
2372         work->next = work; /* protect against double add */
2373         /*
2374          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2375          *
2376          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2377          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2378          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2379          * work.
2380          */
2381         if (p->flags & PF_EXITING)
2382                 return;
2383
2384         if (!mm->numa_next_scan) {
2385                 mm->numa_next_scan = now +
2386                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2387         }
2388
2389         /*
2390          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2391          */
2392         migrate = mm->numa_next_scan;
2393         if (time_before(now, migrate))
2394                 return;
2395
2396         if (p->numa_scan_period == 0) {
2397                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2398                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2399         }
2400
2401         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2402         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2403                 return;
2404
2405         /*
2406          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2407          * the next time around.
2408          */
2409         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2410
2411         start = mm->numa_scan_offset;
2412         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2413         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2414         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2415         if (!pages)
2416                 return;
2417
2418
2419         down_read(&mm->mmap_sem);
2420         vma = find_vma(mm, start);
2421         if (!vma) {
2422                 reset_ptenuma_scan(p);
2423                 start = 0;
2424                 vma = mm->mmap;
2425         }
2426         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2427                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2428                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2429                         continue;
2430                 }
2431
2432                 /*
2433                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2434                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2435                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2436                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2437                  */
2438                 if (!vma->vm_mm ||
2439                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2440                         continue;
2441
2442                 /*
2443                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2444                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2445                  */
2446                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2447                         continue;
2448
2449                 do {
2450                         start = max(start, vma->vm_start);
2451                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2452                         end = min(end, vma->vm_end);
2453                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2454
2455                         /*
2456                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2457                          * hpages that have at least one present PTE that
2458                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2459                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2460                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2461                          * areas faster.
2462                          */
2463                         if (nr_pte_updates)
2464                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2465                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2466
2467                         start = end;
2468                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2469                                 goto out;
2470
2471                         cond_resched();
2472                 } while (end != vma->vm_end);
2473         }
2474
2475 out:
2476         /*
2477          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2478          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2479          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2480          * scanner to the start so check it now.
2481          */
2482         if (vma)
2483                 mm->numa_scan_offset = start;
2484         else
2485                 reset_ptenuma_scan(p);
2486         up_read(&mm->mmap_sem);
2487
2488         /*
2489          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2490          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2491          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2492          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2493          */
2494         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2495                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2496                 p->node_stamp += 32 * diff;
2497         }
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Drive the periodic memory faults..
2502  */
2503 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2504 {
2505         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2506         u64 period, now;
2507
2508         /*
2509          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2510          */
2511         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2512                 return;
2513
2514         /*
2515          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2516          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2517          * task needs to have done some actual work before we bother with
2518          * NUMA placement.
2519          */
2520         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2521         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2522
2523         if (now > curr->node_stamp + period) {
2524                 if (!curr->node_stamp)
2525                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2526                 curr->node_stamp += period;
2527
2528                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2529                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2530                         task_work_add(curr, work, true);
2531                 }
2532         }
2533 }
2534 #else
2535 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2536 {
2537 }
2538
2539 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2540 {
2541 }
2542
2543 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2544 {
2545 }
2546 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2547
2548 static void
2549 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2550 {
2551         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2552         if (!parent_entity(se))
2553                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2554 #ifdef CONFIG_SMP
2555         if (entity_is_task(se)) {
2556                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2557
2558                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2559                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2560         }
2561 #endif
2562         cfs_rq->nr_running++;
2563 }
2564
2565 static void
2566 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2567 {
2568         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2569         if (!parent_entity(se))
2570                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2571 #ifdef CONFIG_SMP
2572         if (entity_is_task(se)) {
2573                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2574                 list_del_init(&se->group_node);
2575         }
2576 #endif
2577         cfs_rq->nr_running--;
2578 }
2579
2580 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2581 # ifdef CONFIG_SMP
2582 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2583 {
2584         long tg_weight, load, shares;
2585
2586         /*
2587          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2588          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2589          * the shares for small weight interactive tasks.
2590          */
2591         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2592
2593         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2594
2595         /* Ensure tg_weight >= load */
2596         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2597         tg_weight += load;
2598
2599         shares = (tg->shares * load);
2600         if (tg_weight)
2601                 shares /= tg_weight;
2602
2603         if (shares < MIN_SHARES)
2604                 shares = MIN_SHARES;
2605         if (shares > tg->shares)
2606                 shares = tg->shares;
2607
2608         return shares;
2609 }
2610 # else /* CONFIG_SMP */
2611 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2612 {
2613         return tg->shares;
2614 }
2615 # endif /* CONFIG_SMP */
2616
2617 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2618                             unsigned long weight)
2619 {
2620         if (se->on_rq) {
2621                 /* commit outstanding execution time */
2622                 if (cfs_rq->curr == se)
2623                         update_curr(cfs_rq);
2624                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2625         }
2626
2627         update_load_set(&se->load, weight);
2628
2629         if (se->on_rq)
2630                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2631 }
2632
2633 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2634
2635 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2636 {
2637         struct task_group *tg;
2638         struct sched_entity *se;
2639         long shares;
2640
2641         tg = cfs_rq->tg;
2642         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2643         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2644                 return;
2645 #ifndef CONFIG_SMP
2646         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2647                 return;
2648 #endif
2649         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2650
2651         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2652 }
2653 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2654 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2655 {
2656 }
2657 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2658
2659 #ifdef CONFIG_SMP
2660 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2661 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2662         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2663         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2664         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2665         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2666         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2667         0x85aac367, 0x82cd8698,
2668 };
2669
2670 /*
2671  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2672  * over-estimates when re-combining.
2673  */
2674 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2675             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2676          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2677         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2678 };
2679
2680 /*
2681  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2682  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2683  * were generated:
2684  */
2685 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2686             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2687         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2688 };
2689
2690 /*
2691  * Approximate:
2692  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2693  */
2694 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2695 {
2696         unsigned int local_n;
2697
2698         if (!n)
2699                 return val;
2700         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2701                 return 0;
2702
2703         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2704         local_n = n;
2705
2706         /*
2707          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2708          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2709          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2710          *
2711          * To achieve constant time decay_load.
2712          */
2713         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2714                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2715                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2716         }
2717
2718         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2719         return val;
2720 }
2721
2722 /*
2723  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2724  * average will be: \Sum 1024*y^n
2725  *
2726  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2727  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2728  */
2729 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2730 {
2731         u32 contrib = 0;
2732
2733         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2734                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2735         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2736                 return LOAD_AVG_MAX;
2737
2738         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2739         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2740         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2741         contrib = decay_load(contrib, n);
2742         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2743 }
2744
2745 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2746
2747 /*
2748  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2749  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2750  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2751  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2752  *
2753  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2754  *      p0            p1           p2
2755  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2756  *
2757  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2758  *
2759  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2760  * following representation of historical load:
2761  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2762  *
2763  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2764  *   y^32 = 0.5
2765  *
2766  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2767  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2768  * (u_0).
2769  *
2770  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2771  * sum again by y is sufficient to update:
2772  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2773  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2774  */
2775 static __always_inline int
2776 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2777                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2778 {
2779         u64 delta, scaled_delta, periods;
2780         u32 contrib;
2781         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2782         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2783
2784         delta = now - sa->last_update_time;
2785         /*
2786          * This should only happen when time goes backwards, which it
2787          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2788          */
2789         if ((s64)delta < 0) {
2790                 sa->last_update_time = now;
2791                 return 0;
2792         }
2793
2794         /*
2795          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2796          * approximation of 1us and fast to compute.
2797          */
2798         delta >>= 10;
2799         if (!delta)
2800                 return 0;
2801         sa->last_update_time = now;
2802
2803         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2804         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2805
2806         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2807         delta_w = sa->period_contrib;
2808         if (delta + delta_w >= 1024) {
2809                 decayed = 1;
2810
2811                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2812                 sa->period_contrib = 0;
2813
2814                 /*
2815                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2816                  * out how much from delta we need to complete the current
2817                  * period and accrue it.
2818                  */
2819                 delta_w = 1024 - delta_w;
2820                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2821                 if (weight) {
2822                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2823                         if (cfs_rq) {
2824                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2825                                                 weight * scaled_delta_w;
2826                         }
2827                 }
2828                 if (running)
2829                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2830
2831                 delta -= delta_w;
2832
2833                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2834                 periods = delta / 1024;
2835                 delta %= 1024;
2836
2837                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2838                 if (cfs_rq) {
2839                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2840                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2841                 }
2842                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2843
2844                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2845                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2846                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2847                 if (weight) {
2848                         sa->load_sum += weight * contrib;
2849                         if (cfs_rq)
2850                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2851                 }
2852                 if (running)
2853                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2854         }
2855
2856         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2857         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2858         if (weight) {
2859                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2860                 if (cfs_rq)
2861                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2862         }
2863         if (running)
2864                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2865
2866         sa->period_contrib += delta;
2867
2868         if (decayed) {
2869                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2870                 if (cfs_rq) {
2871                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2872                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2873                 }
2874                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2875         }
2876
2877         return decayed;
2878 }
2879
2880 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2881 /**
2882  * update_tg_load_avg - update the tg's load avg
2883  * @cfs_rq: the cfs_rq whose avg changed
2884  * @force: update regardless of how small the difference
2885  *
2886  * This function 'ensures': tg->load_avg := \Sum tg->cfs_rq[]->avg.load.
2887  * However, because tg->load_avg is a global value there are performance
2888  * considerations.
2889  *
2890  * In order to avoid having to look at the other cfs_rq's, we use a
2891  * differential update where we store the last value we propagated. This in
2892  * turn allows skipping updates if the differential is 'small'.
2893  *
2894  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share() (which is
2895  * done) and effective_load() (which is not done because it is too costly).
2896  */
2897 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2898 {
2899         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2900
2901         /*
2902          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2903          */
2904         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2905                 return;
2906
2907         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2908                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2909                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2910         }
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2915  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2916  * including the state of rq->lock, should be made.
2917  */
2918 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2919                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2920 {
2921         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2922                 return;
2923
2924         /*
2925          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2926          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2927          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2928          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2929          * the wakee more load sounds not bad.
2930          */
2931         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2932                 u64 p_last_update_time;
2933                 u64 n_last_update_time;
2934
2935 #ifndef CONFIG_64BIT
2936                 u64 p_last_update_time_copy;
2937                 u64 n_last_update_time_copy;
2938
2939                 do {
2940                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2941                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2942
2943                         smp_rmb();
2944
2945                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2946                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2947
2948                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2949                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2950 #else
2951                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2952                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2953 #endif
2954                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2955                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2956                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2957         }
2958 }
2959 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2960 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2961 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2962
2963 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2964 {
2965         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2966         int cpu = cpu_of(rq);
2967
2968         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2969                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2970
2971                 /*
2972                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2973                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2974                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2975                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2976                  * the next tick/schedule should update.
2977                  *
2978                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2979                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2980                  * number include things like RT tasks.
2981                  *
2982                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2983                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2984                  *
2985                  * See cpu_util().
2986                  */
2987                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2988                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2989         }
2990 }
2991
2992 /*
2993  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2994  *
2995  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2996  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2997  * values.
2998  */
2999 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
3000         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
3001         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
3002         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
3003         res = var - val;                                        \
3004         if (res > var)                                          \
3005                 res = 0;                                        \
3006         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
3007 } while (0)
3008
3009 /**
3010  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
3011  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
3012  * @cfs_rq: cfs_rq to update
3013  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
3014  *
3015  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
3016  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
3017  * post_init_entity_util_avg().
3018  *
3019  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
3020  *
3021  * Returns true if the load decayed or we removed load.
3022  *
3023  * Since both these conditions indicate a changed cfs_rq->avg.load we should
3024  * call update_tg_load_avg() when this function returns true.
3025  */
3026 static inline int
3027 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3028 {
3029         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
3030         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
3031
3032         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
3033                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
3034                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
3035                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3036                 removed_load = 1;
3037         }
3038
3039         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
3040                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
3041                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
3042                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
3043                 removed_util = 1;
3044         }
3045
3046         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3047                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
3048
3049 #ifndef CONFIG_64BIT
3050         smp_wmb();
3051         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
3052 #endif
3053
3054         if (update_freq && (decayed || removed_util))
3055                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3056
3057         return decayed || removed_load;
3058 }
3059
3060 /* Update task and its cfs_rq load average */
3061 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
3062 {
3063         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3064         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3065         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3066         int cpu = cpu_of(rq);
3067
3068         /*
3069          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
3070          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
3071          */
3072         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
3073                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3074                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3075
3076         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
3077                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3078 }
3079
3080 /**
3081  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
3082  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
3083  * @se: sched_entity to attach
3084  *
3085  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3086  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3087  */
3088 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3089 {
3090         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3091                 goto skip_aging;
3092
3093         /*
3094          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
3095          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
3096          *
3097          * Or we're fresh through post_init_entity_util_avg().
3098          */
3099         if (se->avg.last_update_time) {
3100                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3101                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3102
3103                 /*
3104                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
3105                  * absent from the fair class for too long.
3106                  */
3107         }
3108
3109 skip_aging:
3110         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3111         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3112         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3113         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3114         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3115
3116         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3117 }
3118
3119 /**
3120  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3121  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3122  * @se: sched_entity to detach
3123  *
3124  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3125  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3126  */
3127 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3128 {
3129         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3130                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3131                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3132
3133         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3134         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3135         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3136         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3137
3138         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3139 }
3140
3141 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3142 static inline void
3143 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3144 {
3145         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3146         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3147         int migrated, decayed;
3148
3149         migrated = !sa->last_update_time;
3150         if (!migrated) {
3151                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3152                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3153                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3154         }
3155
3156         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3157
3158         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3159         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3160
3161         if (migrated)
3162                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3163
3164         if (decayed || migrated)
3165                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3166 }
3167
3168 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3169 static inline void
3170 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3171 {
3172         update_load_avg(se, 1);
3173
3174         cfs_rq->runnable_load_avg =
3175                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3176         cfs_rq->runnable_load_sum =
3177                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3178 }
3179
3180 #ifndef CONFIG_64BIT
3181 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3182 {
3183         u64 last_update_time_copy;
3184         u64 last_update_time;
3185
3186         do {
3187                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3188                 smp_rmb();
3189                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3190         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3191
3192         return last_update_time;
3193 }
3194 #else
3195 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3196 {
3197         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3198 }
3199 #endif
3200
3201 /*
3202  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3203  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3204  */
3205 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3206 {
3207         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3208         u64 last_update_time;
3209
3210         /*
3211          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3212          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3213          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3214          *
3215          * Similarly for groups, they will have passed through
3216          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3217          * calls this.
3218          */
3219
3220         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3221
3222         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3223         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3224         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3225 }
3226
3227 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3228 {
3229         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3230 }
3231
3232 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3233 {
3234         return cfs_rq->avg.load_avg;
3235 }
3236
3237 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3238
3239 #else /* CONFIG_SMP */
3240
3241 static inline int
3242 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3243 {
3244         return 0;
3245 }
3246
3247 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3248 {
3249         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3250         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3251
3252         cpufreq_trigger_update(rq_clock(rq));
3253 }
3254
3255 static inline void
3256 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3257 static inline void
3258 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3259 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3260
3261 static inline void
3262 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3263 static inline void
3264 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3265
3266 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3267 {
3268         return 0;
3269 }
3270
3271 #endif /* CONFIG_SMP */
3272
3273 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3274 {
3275 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3276         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3277
3278         if (d < 0)
3279                 d = -d;
3280
3281         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3282                 schedstat_inc(cfs_rq->nr_spread_over);
3283 #endif
3284 }
3285
3286 static void
3287 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3288 {
3289         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3290
3291         /*
3292          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3293          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3294          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3295          * stays open at the end.
3296          */
3297         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3298                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3299
3300         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3301         if (!initial) {
3302                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3303
3304                 /*
3305                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3306                  * for a gentler effect of sleepers:
3307                  */
3308                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3309                         thresh >>= 1;
3310
3311                 vruntime -= thresh;
3312         }
3313
3314         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3315         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3316 }
3317
3318 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3319
3320 static inline void check_schedstat_required(void)
3321 {
3322 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3323         if (schedstat_enabled())
3324                 return;
3325
3326         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3327         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3328                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3329                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3330                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3331                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3332                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3333                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3334                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3335                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3336         }
3337 #endif
3338 }
3339
3340
3341 /*
3342  * MIGRATION
3343  *
3344  *      dequeue
3345  *        update_curr()
3346  *          update_min_vruntime()
3347  *        vruntime -= min_vruntime
3348  *
3349  *      enqueue
3350  *        update_curr()
3351  *          update_min_vruntime()
3352  *        vruntime += min_vruntime
3353  *
3354  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3355  * min_vruntime are up-to-date.
3356  *
3357  * WAKEUP (remote)
3358  *
3359  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3360  *        vruntime -= min_vruntime
3361  *
3362  *      enqueue
3363  *        update_curr()
3364  *          update_min_vruntime()
3365  *        vruntime += min_vruntime
3366  *
3367  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3368  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3369  */
3370
3371 static void
3372 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3373 {
3374         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3375         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3376
3377         /*
3378          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3379          * update_curr().
3380          */
3381         if (renorm && curr)
3382                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3383
3384         update_curr(cfs_rq);
3385
3386         /*
3387          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3388          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3389          * placed in the past could significantly boost this task to the
3390          * fairness detriment of existing tasks.
3391          */
3392         if (renorm && !curr)
3393                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3394
3395         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3396         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3397         update_cfs_shares(cfs_rq);
3398
3399         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP)
3400                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3401
3402         check_schedstat_required();
3403         update_stats_enqueue(cfs_rq, se, flags);
3404         check_spread(cfs_rq, se);
3405         if (!curr)
3406                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3407         se->on_rq = 1;
3408
3409         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3410                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3411                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3412         }
3413 }
3414
3415 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3416 {
3417         for_each_sched_entity(se) {
3418                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3419                 if (cfs_rq->last != se)
3420                         break;
3421
3422                 cfs_rq->last = NULL;
3423         }
3424 }
3425
3426 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3427 {
3428         for_each_sched_entity(se) {
3429                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3430                 if (cfs_rq->next != se)
3431                         break;
3432
3433                 cfs_rq->next = NULL;
3434         }
3435 }
3436
3437 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3438 {
3439         for_each_sched_entity(se) {
3440                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3441                 if (cfs_rq->skip != se)
3442                         break;
3443
3444                 cfs_rq->skip = NULL;
3445         }
3446 }
3447
3448 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3449 {
3450         if (cfs_rq->last == se)
3451                 __clear_buddies_last(se);
3452
3453         if (cfs_rq->next == se)
3454                 __clear_buddies_next(se);
3455
3456         if (cfs_rq->skip == se)
3457                 __clear_buddies_skip(se);
3458 }
3459
3460 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3461
3462 static void
3463 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3464 {
3465         /*
3466          * Update run-time statistics of the 'current'.
3467          */
3468         update_curr(cfs_rq);
3469         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3470
3471         update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3472
3473         clear_buddies(cfs_rq, se);
3474
3475         if (se != cfs_rq->curr)
3476                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3477         se->on_rq = 0;
3478         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3479
3480         /*
3481          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3482          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3483          * movement in our normalized position.
3484          */
3485         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3486                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3487
3488         /* return excess runtime on last dequeue */
3489         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3490
3491         update_min_vruntime(cfs_rq);
3492         update_cfs_shares(cfs_rq);
3493 }
3494
3495 /*
3496  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3497  */
3498 static void
3499 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3500 {
3501         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3502         struct sched_entity *se;
3503         s64 delta;
3504
3505         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3506         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3507         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3508                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3509                 /*
3510                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3511                  * re-elected due to buddy favours.
3512                  */
3513                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3514                 return;
3515         }
3516
3517         /*
3518          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3519          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3520          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3521          */
3522         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3523                 return;
3524
3525         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3526         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3527
3528         if (delta < 0)
3529                 return;
3530
3531         if (delta > ideal_runtime)
3532                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3533 }
3534
3535 static void
3536 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3537 {
3538         /* 'current' is not kept within the tree. */
3539         if (se->on_rq) {
3540                 /*
3541                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3542                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3543                  * runqueue.
3544                  */
3545                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3546                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3547                 update_load_avg(se, 1);
3548         }
3549
3550         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3551         cfs_rq->curr = se;
3552
3553         /*
3554          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3555          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3556          * when there are only lesser-weight tasks around):
3557          */
3558         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3559                 schedstat_set(se->statistics.slice_max,
3560                         max((u64)schedstat_val(se->statistics.slice_max),
3561                             se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime));
3562         }
3563
3564         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3565 }
3566
3567 static int
3568 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3569
3570 /*
3571  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3572  * 1) keep things fair between processes/task groups
3573  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3574  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3575  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3576  */
3577 static struct sched_entity *
3578 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3579 {
3580         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3581         struct sched_entity *se;
3582
3583         /*
3584          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3585          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3586          */
3587         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3588                 left = curr;
3589
3590         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3591
3592         /*
3593          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3594          * be done without getting too unfair.
3595          */
3596         if (cfs_rq->skip == se) {
3597                 struct sched_entity *second;
3598
3599                 if (se == curr) {
3600                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3601                 } else {
3602                         second = __pick_next_entity(se);
3603                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3604                                 second = curr;
3605                 }
3606
3607                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3608                         se = second;
3609         }
3610
3611         /*
3612          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3613          */
3614         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3615                 se = cfs_rq->last;
3616
3617         /*
3618          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3619          */
3620         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3621                 se = cfs_rq->next;
3622
3623         clear_buddies(cfs_rq, se);
3624
3625         return se;
3626 }
3627
3628 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3629
3630 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3631 {
3632         /*
3633          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3634          * was not called and update_curr() has to be done:
3635          */
3636         if (prev->on_rq)
3637                 update_curr(cfs_rq);
3638
3639         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3640         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3641
3642         check_spread(cfs_rq, prev);
3643
3644         if (prev->on_rq) {
3645                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3646                 /* Put 'current' back into the tree. */
3647                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3648                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3649                 update_load_avg(prev, 0);
3650         }
3651         cfs_rq->curr = NULL;
3652 }
3653
3654 static void
3655 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3656 {
3657         /*
3658          * Update run-time statistics of the 'current'.
3659          */
3660         update_curr(cfs_rq);
3661
3662         /*
3663          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3664          */
3665         update_load_avg(curr, 1);
3666         update_cfs_shares(cfs_rq);
3667
3668 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3669         /*
3670          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3671          * validating it and just reschedule.
3672          */
3673         if (queued) {
3674                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3675                 return;
3676         }
3677         /*
3678          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3679          */
3680         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3681                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3682                 return;
3683 #endif
3684
3685         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3686                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3687 }
3688
3689
3690 /**************************************************
3691  * CFS bandwidth control machinery
3692  */
3693
3694 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3695
3696 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3697 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3698
3699 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3700 {
3701         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3702 }
3703
3704 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3705 {
3706         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3707 }
3708
3709 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3710 {
3711         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3712 }
3713 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3714 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3715 {
3716         return true;
3717 }
3718
3719 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3720 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3721 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3722
3723 /*
3724  * default period for cfs group bandwidth.
3725  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3726  */
3727 static inline u64 default_cfs_period(void)
3728 {
3729         return 100000000ULL;
3730 }
3731
3732 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3733 {
3734         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3735 }
3736
3737 /*
3738  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3739  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3740  * additional synchronization around rq->lock.
3741  *
3742  * requires cfs_b->lock
3743  */
3744 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3745 {
3746         u64 now;
3747
3748         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3749                 return;
3750
3751         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3752         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3753         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3754 }
3755
3756 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3757 {
3758         return &tg->cfs_bandwidth;
3759 }
3760
3761 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3762 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3763 {
3764         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3765                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3766
3767         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3768 }
3769
3770 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3771 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3772 {
3773         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3774         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3775         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3776
3777         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3778         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3779
3780         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3781         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3782                 amount = min_amount;
3783         else {
3784                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3785
3786                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3787                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3788                         cfs_b->runtime -= amount;
3789                         cfs_b->idle = 0;
3790                 }
3791         }
3792         expires = cfs_b->runtime_expires;
3793         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3794
3795         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3796         /*
3797          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3798          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3799          * issued.
3800          */
3801         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3802                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3803
3804         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3805 }
3806
3807 /*
3808  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3809  * fact that rq->clock snapshots this value.
3810  */
3811 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3812 {
3813         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3814
3815         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3816         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3817                 return;
3818
3819         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3820                 return;
3821
3822         /*
3823          * If the local deadline has passed we have to consider the
3824          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3825          * has not truly expired.
3826          *
3827          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3828          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3829          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3830          * exact equality, so a partial write will still work.
3831          */
3832
3833         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3834                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3835                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3836         } else {
3837                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3838                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3839         }
3840 }
3841
3842 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3843 {
3844         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3845         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3846         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3847
3848         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3849                 return;
3850
3851         /*
3852          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3853          * hierarchy can be throttled
3854          */
3855         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3856                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3857 }
3858
3859 static __always_inline
3860 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3861 {
3862         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3863                 return;
3864
3865         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3866 }
3867
3868 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3869 {
3870         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3871 }
3872
3873 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3874 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3875 {
3876         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3877 }
3878
3879 /*
3880  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3881  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3882  * load-balance operations.
3883  */
3884 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3885                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3886 {
3887         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3888
3889         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3890         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3891
3892         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3893                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3894 }
3895
3896 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3897 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3898 {
3899         struct rq *rq = data;
3900         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3901
3902         cfs_rq->throttle_count--;
3903         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3904                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3905                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3906                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3907         }
3908
3909         return 0;
3910 }
3911
3912 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3913 {
3914         struct rq *rq = data;
3915         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3916
3917         /* group is entering throttled state, stop time */
3918         if (!cfs_rq->throttle_count)
3919                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3920         cfs_rq->throttle_count++;
3921
3922         return 0;
3923 }
3924
3925 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3926 {
3927         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3928         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3929         struct sched_entity *se;
3930         long task_delta, dequeue = 1;
3931         bool empty;
3932
3933         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3934
3935         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3936         rcu_read_lock();
3937         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3938         rcu_read_unlock();
3939
3940         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3941         for_each_sched_entity(se) {
3942                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3943                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3944                 if (!se->on_rq)
3945                         break;
3946
3947                 if (dequeue)
3948                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3949                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3950
3951                 if (qcfs_rq->load.weight)
3952                         dequeue = 0;
3953         }
3954
3955         if (!se)
3956                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3957
3958         cfs_rq->throttled = 1;
3959         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3960         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3961         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3962
3963         /*
3964          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3965          * distribute_cfs_runtime will not see us
3966          */
3967         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3968
3969         /*
3970          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3971          * timer is running.
3972          */
3973         if (empty)
3974                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3975
3976         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3977 }
3978
3979 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3980 {
3981         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3982         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3983         struct sched_entity *se;
3984         int enqueue = 1;
3985         long task_delta;
3986
3987         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3988
3989         cfs_rq->throttled = 0;
3990
3991         update_rq_clock(rq);
3992
3993         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3994         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3995         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3996         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3997
3998         /* update hierarchical throttle state */
3999         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
4000
4001         if (!cfs_rq->load.weight)
4002                 return;
4003
4004         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
4005         for_each_sched_entity(se) {
4006                 if (se->on_rq)
4007                         enqueue = 0;
4008
4009                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4010                 if (enqueue)
4011                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
4012                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
4013
4014                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4015                         break;
4016         }
4017
4018         if (!se)
4019                 add_nr_running(rq, task_delta);
4020
4021         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4022         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4023                 resched_curr(rq);
4024 }
4025
4026 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4027                 u64 remaining, u64 expires)
4028 {
4029         struct cfs_rq *cfs_rq;
4030         u64 runtime;
4031         u64 starting_runtime = remaining;
4032
4033         rcu_read_lock();
4034         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4035                                 throttled_list) {
4036                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4037
4038                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4039                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4040                         goto next;
4041
4042                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4043                 if (runtime > remaining)
4044                         runtime = remaining;
4045                 remaining -= runtime;
4046
4047                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4048                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4049
4050                 /* we check whether we're throttled above */
4051                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4052                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4053
4054 next:
4055                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4056
4057                 if (!remaining)
4058                         break;
4059         }
4060         rcu_read_unlock();
4061
4062         return starting_runtime - remaining;
4063 }
4064
4065 /*
4066  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4067  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4068  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4069  * used to track this state.
4070  */
4071 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4072 {
4073         u64 runtime, runtime_expires;
4074         int throttled;
4075
4076         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4077         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4078                 goto out_deactivate;
4079
4080         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4081         cfs_b->nr_periods += overrun;
4082
4083         /*
4084          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4085          * we're going inactive then everything else can be deferred
4086          */
4087         if (cfs_b->idle && !throttled)
4088                 goto out_deactivate;
4089
4090         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4091
4092         if (!throttled) {
4093                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4094                 cfs_b->idle = 1;
4095                 return 0;
4096         }
4097
4098         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4099         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4100
4101         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4102
4103         /*
4104          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4105          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4106          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4107          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4108          * only by limited amounts in that extreme case.
4109          */
4110         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4111                 runtime = cfs_b->runtime;
4112                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4113                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4114                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4115                                                  runtime_expires);
4116                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4117
4118                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4119
4120                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4121         }
4122
4123         /*
4124          * While we are ensured activity in the period following an
4125          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4126          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4127          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4128          */
4129         cfs_b->idle = 0;
4130
4131         return 0;
4132
4133 out_deactivate:
4134         return 1;
4135 }
4136
4137 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4138 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4139 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4140 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4141 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4142 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4143
4144 /*
4145  * Are we near the end of the current quota period?
4146  *
4147  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4148  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4149  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4150  */
4151 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4152 {
4153         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4154         u64 remaining;
4155
4156         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4157         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4158                 return 1;
4159
4160         /* is a quota refresh about to occur? */
4161         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4162         if (remaining < min_expire)
4163                 return 1;
4164
4165         return 0;
4166 }
4167
4168 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4169 {
4170         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4171
4172         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4173         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4174                 return;
4175
4176         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4177                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4178                         HRTIMER_MODE_REL);
4179 }
4180
4181 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4182 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4183 {
4184         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4185         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4186
4187         if (slack_runtime <= 0)
4188                 return;
4189
4190         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4191         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4192             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4193                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4194
4195                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4196                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4197                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4198                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4199         }
4200         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4201
4202         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4203         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4204 }
4205
4206 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4207 {
4208         if (!cfs_bandwidth_used())
4209                 return;
4210
4211         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4212                 return;
4213
4214         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4215 }
4216
4217 /*
4218  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4219  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4220  */
4221 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4222 {
4223         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4224         u64 expires;
4225
4226         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4227         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4228         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4229                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4230                 return;
4231         }
4232
4233         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4234                 runtime = cfs_b->runtime;
4235
4236         expires = cfs_b->runtime_expires;
4237         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4238
4239         if (!runtime)
4240                 return;
4241
4242         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4243
4244         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4245         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4246                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4247         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4248 }
4249
4250 /*
4251  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4252  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4253  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4254  */
4255 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4256 {
4257         if (!cfs_bandwidth_used())
4258                 return;
4259
4260         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4261         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4262                 return;
4263
4264         /* ensure the group is not already throttled */
4265         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4266                 return;
4267
4268         /* update runtime allocation */
4269         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4270         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4271                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4272 }
4273
4274 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4275 {
4276         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4277
4278         if (!cfs_bandwidth_used())
4279                 return;
4280
4281         if (!tg->parent)
4282                 return;
4283
4284         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4285         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4286
4287         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4288         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4289 }
4290
4291 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4292 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4293 {
4294         if (!cfs_bandwidth_used())
4295                 return false;
4296
4297         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4298                 return false;
4299
4300         /*
4301          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4302          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4303          */
4304         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4305                 return true;
4306
4307         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4308         return true;
4309 }
4310
4311 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4312 {
4313         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4314                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4315
4316         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4317
4318         return HRTIMER_NORESTART;
4319 }
4320
4321 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4322 {
4323         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4324                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4325         int overrun;
4326         int idle = 0;
4327
4328         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4329         for (;;) {
4330                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4331                 if (!overrun)
4332                         break;
4333
4334                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4335         }
4336         if (idle)
4337                 cfs_b->period_active = 0;
4338         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4339
4340         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4341 }
4342
4343 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4344 {
4345         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4346         cfs_b->runtime = 0;
4347         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4348         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4349
4350         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4351         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4352         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4353         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4354         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4355 }
4356
4357 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4358 {
4359         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4360         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4361 }
4362
4363 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4364 {
4365         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4366
4367         if (!cfs_b->period_active) {
4368                 cfs_b->period_active = 1;
4369                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4370                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4371         }
4372 }
4373
4374 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4375 {
4376         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4377         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4378                 return;
4379
4380         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4381         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4382 }
4383
4384 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4385 {
4386         struct cfs_rq *cfs_rq;
4387
4388         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4389                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4390
4391                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4392                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4393                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4394         }
4395 }
4396
4397 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4398 {
4399         struct cfs_rq *cfs_rq;
4400
4401         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4402                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4403                         continue;
4404
4405                 /*
4406                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4407                  * there's some valid quota amount
4408                  */
4409                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4410                 /*
4411                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4412                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4413                  */
4414                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4415
4416                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4417                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4418         }
4419 }
4420
4421 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4422 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4423 {
4424         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4425 }
4426
4427 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4428 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4429 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4430 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4431 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4432
4433 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4434 {
4435         return 0;
4436 }
4437
4438 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4439 {
4440         return 0;
4441 }
4442
4443 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4444                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4445 {
4446         return 0;
4447 }
4448
4449 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4450
4451 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4452 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4453 #endif
4454
4455 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4456 {
4457         return NULL;
4458 }
4459 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4460 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4461 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4462
4463 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4464
4465 /**************************************************
4466  * CFS operations on tasks:
4467  */
4468
4469 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4470 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4471 {
4472         struct sched_entity *se = &p->se;
4473         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4474
4475         SCHED_WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4476
4477         if (rq->cfs.h_nr_running > 1) {
4478                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4479                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4480                 s64 delta = slice - ran;
4481
4482                 if (delta < 0) {
4483                         if (rq->curr == p)
4484                                 resched_curr(rq);
4485                         return;
4486                 }
4487                 hrtick_start(rq, delta);
4488         }
4489 }
4490
4491 /*
4492  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4493  * current task is from our class and nr_running is low enough
4494  * to matter.
4495  */
4496 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4497 {
4498         struct task_struct *curr = rq->curr;
4499
4500         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4501                 return;
4502
4503         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4504                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4505 }
4506 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4507 static inline void
4508 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4509 {
4510 }
4511
4512 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4513 {
4514 }
4515 #endif
4516
4517 /*
4518  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4519  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4520  * then put the task into the rbtree:
4521  */
4522 static void
4523 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4524 {
4525         struct cfs_rq *cfs_rq;
4526         struct sched_entity *se = &p->se;
4527
4528         for_each_sched_entity(se) {
4529                 if (se->on_rq)
4530                         break;
4531                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4532                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4533
4534                 /*
4535                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4536                  *
4537                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4538                  * post the final h_nr_running increment below.
4539                  */
4540                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4541                         break;
4542                 cfs_rq->h_nr_running++;
4543
4544                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4545         }
4546
4547         for_each_sched_entity(se) {
4548                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4549                 cfs_rq->h_nr_running++;
4550
4551                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4552                         break;
4553
4554                 update_load_avg(se, 1);
4555                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4556         }
4557
4558         if (!se)
4559                 add_nr_running(rq, 1);
4560
4561         hrtick_update(rq);
4562 }
4563
4564 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4565
4566 /*
4567  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4568  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4569  * update the fair scheduling stats:
4570  */
4571 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4572 {
4573         struct cfs_rq *cfs_rq;
4574         struct sched_entity *se = &p->se;
4575         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4576
4577         for_each_sched_entity(se) {
4578                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4579                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4580
4581                 /*
4582                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4583                  *
4584                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4585                  * post the final h_nr_running decrement below.
4586                 */
4587                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4588                         break;
4589                 cfs_rq->h_nr_running--;
4590
4591                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4592                 if (cfs_rq->load.weight) {
4593                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4594                         se = parent_entity(se);
4595                         /*
4596                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4597                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4598                          */
4599                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4600                                 set_next_buddy(se);
4601                         break;
4602                 }
4603                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4604         }
4605
4606         for_each_sched_entity(se) {
4607                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4608                 cfs_rq->h_nr_running--;
4609
4610                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4611                         break;
4612
4613                 update_load_avg(se, 1);
4614                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4615         }
4616
4617         if (!se)
4618                 sub_nr_running(rq, 1);
4619
4620         hrtick_update(rq);
4621 }
4622
4623 #ifdef CONFIG_SMP
4624
4625 /* Working cpumask for: load_balance, load_balance_newidle. */
4626 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
4627 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, select_idle_mask);
4628
4629 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4630 /*
4631  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4632  */
4633
4634 /*
4635  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4636  *
4637  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4638  *
4639  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4640  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4641  *
4642  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4643  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4644  *
4645  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4646  *
4647  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4648  *
4649  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4650  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4651  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4652  * fixed_power_int())
4653  *
4654  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4655  */
4656 #define DEGRADE_SHIFT           7
4657
4658 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4659 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4660         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4661         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4662         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4663         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4664         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4665 };
4666
4667 /*
4668  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4669  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4670  * adding any new load.
4671  */
4672 static unsigned long
4673 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4674 {
4675         int j = 0;
4676
4677         if (!missed_updates)
4678                 return load;
4679
4680         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4681                 return 0;
4682
4683         if (idx == 1)
4684                 return load >> missed_updates;
4685
4686         while (missed_updates) {
4687                 if (missed_updates % 2)
4688                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4689
4690                 missed_updates >>= 1;
4691                 j++;
4692         }
4693         return load;
4694 }
4695 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4696
4697 /**
4698  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4699  * @this_rq: The rq to update statistics for
4700  * @this_load: The current load
4701  * @pending_updates: The number of missed updates
4702  *
4703  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4704  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4705  *
4706  * This function computes a decaying average:
4707  *
4708  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4709  *
4710  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4711  * the @pending_updates argument.
4712  *
4713  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4714  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4715  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4716  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4717  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4718  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4719  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4720  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4721  *
4722  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4723  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4724  *
4725  * For regular NOHZ, this reduces to:
4726  *
4727  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4728  *
4729  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4730  * term.
4731  */
4732 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4733                             unsigned long pending_updates)
4734 {
4735         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4736         int i, scale;
4737
4738         this_rq->nr_load_updates++;
4739
4740         /* Update our load: */
4741         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4742         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4743                 unsigned long old_load, new_load;
4744
4745                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4746
4747                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4748 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4749                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4750                 if (tickless_load) {
4751                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4752                         /*
4753                          * old_load can never be a negative value because a
4754                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4755                          * original tickless_load.
4756                          */
4757                         old_load += tickless_load;
4758                 }
4759 #endif
4760                 new_load = this_load;
4761                 /*
4762                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4763                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4764                  * example.
4765                  */
4766                 if (new_load > old_load)
4767                         new_load += scale - 1;
4768
4769                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4770         }
4771
4772         sched_avg_update(this_rq);
4773 }
4774
4775 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4776 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4777 {
4778         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4779 }
4780
4781 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4782 /*
4783  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4784  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4785  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4786  *
4787  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4788  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4789  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4790  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4791  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4792  *
4793  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4794  */
4795
4796 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4797                                  unsigned long curr_jiffies,
4798                                  unsigned long load)
4799 {
4800         unsigned long pending_updates;
4801
4802         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4803         if (pending_updates) {
4804                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4805                 /*
4806                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4807                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4808                  * its weighted load.
4809                  */
4810                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4811         }
4812 }
4813
4814 /*
4815  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4816  * idle balance.
4817  */
4818 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4819 {
4820         /*
4821          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4822          */
4823         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4824                 return;
4825
4826         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4827 }
4828
4829 /*
4830  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4831  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4832  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4833  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4834  */
4835 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4836 {
4837         struct rq *this_rq = this_rq();
4838
4839         /*
4840          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4841          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4842          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4843          */
4844         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4845 }
4846
4847 /*
4848  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4849  */
4850 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4851 {
4852         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4853         struct rq *this_rq = this_rq();
4854         unsigned long load;
4855
4856         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4857                 return;
4858
4859         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4860         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4861         update_rq_clock(this_rq);
4862         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4863         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4864 }
4865 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4866 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4867                                         unsigned long curr_jiffies,
4868                                         unsigned long load) { }
4869 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4870
4871 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4872 {
4873 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4874         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4875         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4876 #endif
4877         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4878 }
4879
4880 /*
4881  * Called from scheduler_tick()
4882  */
4883 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4884 {
4885         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4886
4887         if (tick_nohz_tick_stopped())
4888                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4889         else
4890                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4891 }
4892
4893 /*
4894  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4895  * according to the scheduling class and "nice" value.
4896  *
4897  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4898  * balance conservatively.
4899  */
4900 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4901 {
4902         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4903         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4904
4905         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4906                 return total;
4907
4908         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4909 }
4910
4911 /*
4912  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4913  * according to the scheduling class and "nice" value.
4914  */
4915 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4916 {
4917         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4918         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4919
4920         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4921                 return total;
4922
4923         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4924 }
4925
4926 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4927 {
4928         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4929 }
4930
4931 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4932 {
4933         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4934 }
4935
4936 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4937 {
4938         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4939         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4940         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4941
4942         if (nr_running)
4943                 return load_avg / nr_running;
4944
4945         return 0;
4946 }
4947
4948 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4949 /*
4950  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4951  *
4952  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4953  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4954  * can calculate the shift in shares.
4955  *
4956  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4957  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4958  * total group weight.
4959  *
4960  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4961  * distribution (s_i) using:
4962  *
4963  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4964  *
4965  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4966  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4967  * shares distribution (s_i):
4968  *
4969  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4970  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4971  *
4972  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4973  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4974  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4975  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4976  *
4977  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4978  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4979  *
4980  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4981  *
4982  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4983  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4984  * weight and shares distributions like:
4985  *
4986  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4987  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4988  *
4989  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4990  *
4991  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4992  *
4993  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4994  *
4995  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4996  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4997  * 4/7) times the weight of the group.
4998  */
4999 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5000 {
5001         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5002
5003         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
5004                 return wl;
5005
5006         for_each_sched_entity(se) {
5007                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
5008                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
5009
5010                 tg = cfs_rq->tg;
5011
5012                 /*
5013                  * W = @wg + \Sum rw_j
5014                  */
5015                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
5016
5017                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
5018                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
5019                 W += w;
5020
5021                 /*
5022                  * w = rw_i + @wl
5023                  */
5024                 w += wl;
5025
5026                 /*
5027                  * wl = S * s'_i; see (2)
5028                  */
5029                 if (W > 0 && w < W)
5030                         wl = (w * (long)scale_load_down(tg->shares)) / W;
5031                 else
5032                         wl = scale_load_down(tg->shares);
5033
5034                 /*
5035                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5036                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5037                  * calc_cfs_shares().
5038                  */
5039                 if (wl < MIN_SHARES)
5040                         wl = MIN_SHARES;
5041
5042                 /*
5043                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5044                  */
5045                 wl -= se->avg.load_avg;
5046
5047                 /*
5048                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5049                  * the final effective load change on the root group. Since
5050                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5051                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5052                  * resulting from this level per the above.
5053                  */
5054                 wg = 0;
5055         }
5056
5057         return wl;
5058 }
5059 #else
5060
5061 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5062 {
5063         return wl;
5064 }
5065
5066 #endif
5067
5068 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5069 {
5070         /*
5071          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5072          * jiffy will not have built up many flips.
5073          */
5074         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5075                 current->wakee_flips >>= 1;
5076                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5077         }
5078
5079         if (current->last_wakee != p) {
5080                 current->last_wakee = p;
5081                 current->wakee_flips++;
5082         }
5083 }
5084
5085 /*
5086  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5087  *
5088  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5089  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5090  *
5091  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5092  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5093  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5094  *
5095  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5096  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5097  *
5098  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5099  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5100  * socket size.
5101  */
5102 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5103 {
5104         unsigned int master = current->wakee_flips;
5105         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5106         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5107
5108         if (master < slave)
5109                 swap(master, slave);
5110         if (slave < factor || master < slave * factor)
5111                 return 0;
5112         return 1;
5113 }
5114
5115 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5116                        int prev_cpu, int sync)
5117 {
5118         s64 this_load, load;
5119         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5120         int idx, this_cpu;
5121         struct task_group *tg;
5122         unsigned long weight;
5123         int balanced;
5124
5125         idx       = sd->wake_idx;
5126         this_cpu  = smp_processor_id();
5127         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5128         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5129
5130         /*
5131          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5132          * effect of the currently running task from the load
5133          * of the current CPU:
5134          */
5135         if (sync) {
5136                 tg = task_group(current);
5137                 weight = current->se.avg.load_avg;
5138
5139                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5140                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5141         }
5142
5143         tg = task_group(p);
5144         weight = p->se.avg.load_avg;
5145
5146         /*
5147          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5148          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5149          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5150          * about that, so that's good too.
5151          *
5152          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5153          * task to be woken on this_cpu.
5154          */
5155         this_eff_load = 100;
5156         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5157
5158         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5159         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5160
5161         if (this_load > 0) {
5162                 this_eff_load *= this_load +
5163                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5164
5165                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5166         }
5167
5168         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5169
5170         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5171
5172         if (!balanced)
5173                 return 0;
5174
5175         schedstat_inc(sd->ttwu_move_affine);
5176         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_wakeups_affine);
5177
5178         return 1;
5179 }
5180
5181 /*
5182  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5183  * domain.
5184  */
5185 static struct sched_group *
5186 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5187                   int this_cpu, int sd_flag)
5188 {
5189         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5190         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5191         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5192         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5193
5194         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5195                 load_idx = sd->wake_idx;
5196
5197         do {
5198                 unsigned long load, avg_load;
5199                 int local_group;
5200                 int i;
5201
5202                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5203                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5204                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5205                         continue;
5206
5207                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5208                                                sched_group_cpus(group));
5209
5210                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5211                 avg_load = 0;
5212
5213                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5214                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5215                         if (local_group)
5216                                 load = source_load(i, load_idx);
5217                         else
5218                                 load = target_load(i, load_idx);
5219
5220                         avg_load += load;
5221                 }
5222
5223                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5224                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5225
5226                 if (local_group) {
5227                         this_load = avg_load;
5228                 } else if (avg_load < min_load) {
5229                         min_load = avg_load;
5230                         idlest = group;
5231                 }
5232         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5233
5234         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5235                 return NULL;
5236         return idlest;
5237 }
5238
5239 /*
5240  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5241  */
5242 static int
5243 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5244 {
5245         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5246         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5247         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5248         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5249         int shallowest_idle_cpu = -1;
5250         int i;
5251
5252         /* Check if we have any choice: */
5253         if (group->group_weight == 1)
5254                 return cpumask_first(sched_group_cpus(group));
5255
5256         /* Traverse only the allowed CPUs */
5257         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5258                 if (idle_cpu(i)) {
5259                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5260                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5261                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5262                                 /*
5263                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5264                                  * has the smallest exit latency irrespective
5265                                  * of any idle timestamp.
5266                                  */
5267                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5268                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5269                                 shallowest_idle_cpu = i;
5270                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5271                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5272                                 /*
5273                                  * If equal or no active idle state, then
5274                                  * the most recently idled CPU might have
5275                                  * a warmer cache.
5276                                  */
5277                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5278                                 shallowest_idle_cpu = i;
5279                         }
5280                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5281                         load = weighted_cpuload(i);
5282                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5283                                 min_load = load;
5284                                 least_loaded_cpu = i;
5285                         }
5286                 }
5287         }
5288
5289         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5290 }
5291
5292 /*
5293  * Implement a for_each_cpu() variant that starts the scan at a given cpu
5294  * (@start), and wraps around.
5295  *
5296  * This is used to scan for idle CPUs; such that not all CPUs looking for an
5297  * idle CPU find the same CPU. The down-side is that tasks tend to cycle
5298  * through the LLC domain.
5299  *
5300  * Especially tbench is found sensitive to this.
5301  */
5302
5303 static int cpumask_next_wrap(int n, const struct cpumask *mask, int start, int *wrapped)
5304 {
5305         int next;
5306
5307 again:
5308         next = find_next_bit(cpumask_bits(mask), nr_cpumask_bits, n+1);
5309
5310         if (*wrapped) {
5311                 if (next >= start)
5312                         return nr_cpumask_bits;
5313         } else {
5314                 if (next >= nr_cpumask_bits) {
5315                         *wrapped = 1;
5316                         n = -1;
5317                         goto again;
5318                 }
5319         }
5320
5321         return next;
5322 }
5323
5324 #define for_each_cpu_wrap(cpu, mask, start, wrap)                               \
5325         for ((wrap) = 0, (cpu) = (start)-1;                                     \
5326                 (cpu) = cpumask_next_wrap((cpu), (mask), (start), &(wrap)),     \
5327                 (cpu) < nr_cpumask_bits; )
5328
5329 #ifdef CONFIG_SCHED_SMT
5330
5331 static inline void set_idle_cores(int cpu, int val)
5332 {
5333         struct sched_domain_shared *sds;
5334
5335         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5336         if (sds)
5337                 WRITE_ONCE(sds->has_idle_cores, val);
5338 }
5339
5340 static inline bool test_idle_cores(int cpu, bool def)
5341 {
5342         struct sched_domain_shared *sds;
5343
5344         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
5345         if (sds)
5346                 return READ_ONCE(sds->has_idle_cores);
5347
5348         return def;
5349 }
5350
5351 /*
5352  * Scans the local SMT mask to see if the entire core is idle, and records this
5353  * information in sd_llc_shared->has_idle_cores.
5354  *
5355  * Since SMT siblings share all cache levels, inspecting this limited remote
5356  * state should be fairly cheap.
5357  */
5358 void __update_idle_core(struct rq *rq)
5359 {
5360         int core = cpu_of(rq);
5361         int cpu;
5362
5363         rcu_read_lock();
5364         if (test_idle_cores(core, true))
5365                 goto unlock;
5366
5367         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5368                 if (cpu == core)
5369                         continue;
5370
5371                 if (!idle_cpu(cpu))
5372                         goto unlock;
5373         }
5374
5375         set_idle_cores(core, 1);
5376 unlock:
5377         rcu_read_unlock();
5378 }
5379
5380 /*
5381  * Scan the entire LLC domain for idle cores; this dynamically switches off if
5382  * there are no idle cores left in the system; tracked through
5383  * sd_llc->shared->has_idle_cores and enabled through update_idle_core() above.
5384  */
5385 static int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5386 {
5387         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(select_idle_mask);
5388         int core, cpu, wrap;
5389
5390         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5391                 return -1;
5392
5393         if (!test_idle_cores(target, false))
5394                 return -1;
5395
5396         cpumask_and(cpus, sched_domain_span(sd), tsk_cpus_allowed(p));
5397
5398         for_each_cpu_wrap(core, cpus, target, wrap) {
5399                 bool idle = true;
5400
5401                 for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(core)) {
5402                         cpumask_clear_cpu(cpu, cpus);
5403                         if (!idle_cpu(cpu))
5404                                 idle = false;
5405                 }
5406
5407                 if (idle)
5408                         return core;
5409         }
5410
5411         /*
5412          * Failed to find an idle core; stop looking for one.
5413          */
5414         set_idle_cores(target, 0);
5415
5416         return -1;
5417 }
5418
5419 /*
5420  * Scan the local SMT mask for idle CPUs.
5421  */
5422 static int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5423 {
5424         int cpu;
5425
5426         if (!static_branch_likely(&sched_smt_present))
5427                 return -1;
5428
5429         for_each_cpu(cpu, cpu_smt_mask(target)) {
5430                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5431                         continue;
5432                 if (idle_cpu(cpu))
5433                         return cpu;
5434         }
5435
5436         return -1;
5437 }
5438
5439 #else /* CONFIG_SCHED_SMT */
5440
5441 static inline int select_idle_core(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5442 {
5443         return -1;
5444 }
5445
5446 static inline int select_idle_smt(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5447 {
5448         return -1;
5449 }
5450
5451 #endif /* CONFIG_SCHED_SMT */
5452
5453 /*
5454  * Scan the LLC domain for idle CPUs; this is dynamically regulated by
5455  * comparing the average scan cost (tracked in sd->avg_scan_cost) against the
5456  * average idle time for this rq (as found in rq->avg_idle).
5457  */
5458 static int select_idle_cpu(struct task_struct *p, struct sched_domain *sd, int target)
5459 {
5460         struct sched_domain *this_sd = rcu_dereference(*this_cpu_ptr(&sd_llc));
5461         u64 avg_idle = this_rq()->avg_idle;
5462         u64 avg_cost = this_sd->avg_scan_cost;
5463         u64 time, cost;
5464         s64 delta;
5465         int cpu, wrap;
5466
5467         /*
5468          * Due to large variance we need a large fuzz factor; hackbench in
5469          * particularly is sensitive here.
5470          */
5471         if ((avg_idle / 512) < avg_cost)
5472                 return -1;
5473
5474         time = local_clock();
5475
5476         for_each_cpu_wrap(cpu, sched_domain_span(sd), target, wrap) {
5477                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
5478                         continue;
5479                 if (idle_cpu(cpu))
5480                         break;
5481         }
5482
5483         time = local_clock() - time;
5484         cost = this_sd->avg_scan_cost;
5485         delta = (s64)(time - cost) / 8;
5486         this_sd->avg_scan_cost += delta;
5487
5488         return cpu;
5489 }
5490
5491 /*
5492  * Try and locate an idle core/thread in the LLC cache domain.
5493  */
5494 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int prev, int target)
5495 {
5496         struct sched_domain *sd;
5497         int i;
5498
5499         if (idle_cpu(target))
5500                 return target;
5501
5502         /*
5503          * If the previous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5504          */
5505         if (prev != target && cpus_share_cache(prev, target) && idle_cpu(prev))
5506                 return prev;
5507
5508         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5509         if (!sd)
5510                 return target;
5511
5512         i = select_idle_core(p, sd, target);
5513         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5514                 return i;
5515
5516         i = select_idle_cpu(p, sd, target);
5517         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5518                 return i;
5519
5520         i = select_idle_smt(p, sd, target);
5521         if ((unsigned)i < nr_cpumask_bits)
5522                 return i;
5523
5524         return target;
5525 }
5526
5527 /*
5528  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5529  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5530  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5531  * CFS task (ie cpu_capacity).
5532  *
5533  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5534  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5535  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5536  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5537  * (arch_scale_freq_capacity()).
5538  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5539  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5540  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5541  *
5542  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5543  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5544  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5545  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5546  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5547  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5548  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5549  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5550  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5551  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5552  */
5553 static int cpu_util(int cpu)
5554 {
5555         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5556         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5557
5558         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5559 }
5560
5561 static inline int task_util(struct task_struct *p)
5562 {
5563         return p->se.avg.util_avg;
5564 }
5565
5566 /*
5567  * Disable WAKE_AFFINE in the case where task @p doesn't fit in the
5568  * capacity of either the waking CPU @cpu or the previous CPU @prev_cpu.
5569  *
5570  * In that case WAKE_AFFINE doesn't make sense and we'll let
5571  * BALANCE_WAKE sort things out.
5572  */
5573 static int wake_cap(struct task_struct *p, int cpu, int prev_cpu)
5574 {
5575         long min_cap, max_cap;
5576
5577         min_cap = min(capacity_orig_of(prev_cpu), capacity_orig_of(cpu));
5578         max_cap = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
5579
5580         /* Minimum capacity is close to max, no need to abort wake_affine */
5581         if (max_cap - min_cap < max_cap >> 3)
5582                 return 0;
5583
5584         return min_cap * 1024 < task_util(p) * capacity_margin;
5585 }
5586
5587 /*
5588  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5589  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5590  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5591  *
5592  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5593  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5594  *
5595  * Returns the target cpu number.
5596  *
5597  * preempt must be disabled.
5598  */
5599 static int
5600 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5601 {
5602         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5603         int cpu = smp_processor_id();
5604         int new_cpu = prev_cpu;
5605         int want_affine = 0;
5606         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5607
5608         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5609                 record_wakee(p);
5610                 want_affine = !wake_wide(p) && !wake_cap(p, cpu, prev_cpu)
5611                               && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5612         }
5613
5614         rcu_read_lock();
5615         for_each_domain(cpu, tmp) {
5616                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5617                         break;
5618
5619                 /*
5620                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5621                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5622                  */
5623                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5624                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5625                         affine_sd = tmp;
5626                         break;
5627                 }
5628
5629                 if (tmp->flags & sd_flag)
5630                         sd = tmp;
5631                 else if (!want_affine)
5632                         break;
5633         }
5634
5635         if (affine_sd) {
5636                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5637                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, prev_cpu, sync))
5638                         new_cpu = cpu;
5639         }
5640
5641         if (!sd) {
5642                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5643                         new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu, new_cpu);
5644
5645         } else while (sd) {
5646                 struct sched_group *group;
5647                 int weight;
5648
5649                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5650                         sd = sd->child;
5651                         continue;
5652                 }
5653
5654                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5655                 if (!group) {
5656                         sd = sd->child;
5657                         continue;
5658                 }
5659
5660                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5661                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5662                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5663                         sd = sd->child;
5664                         continue;
5665                 }
5666
5667                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5668                 cpu = new_cpu;
5669                 weight = sd->span_weight;
5670                 sd = NULL;
5671                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5672                         if (weight <= tmp->span_weight)
5673                                 break;
5674                         if (tmp->flags & sd_flag)
5675                                 sd = tmp;
5676                 }
5677                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5678         }
5679         rcu_read_unlock();
5680
5681         return new_cpu;
5682 }
5683
5684 /*
5685  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5686  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5687  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5688  */
5689 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5690 {
5691         /*
5692          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5693          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5694          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5695          * the task on the new runqueue.
5696          */
5697         if (p->state == TASK_WAKING) {
5698                 struct sched_entity *se = &p->se;
5699                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5700                 u64 min_vruntime;
5701
5702 #ifndef CONFIG_64BIT
5703                 u64 min_vruntime_copy;
5704
5705                 do {
5706                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5707                         smp_rmb();
5708                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5709                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5710 #else
5711                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5712 #endif
5713
5714                 se->vruntime -= min_vruntime;
5715         }
5716
5717         /*
5718          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5719          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5720          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5721          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5722          * load sounds not bad.
5723          */
5724         remove_entity_load_avg(&p->se);
5725
5726         /* Tell new CPU we are migrated */
5727         p->se.avg.last_update_time = 0;
5728
5729         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5730         p->se.exec_start = 0;
5731 }
5732
5733 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5734 {
5735         remove_entity_load_avg(&p->se);
5736 }
5737 #endif /* CONFIG_SMP */
5738
5739 static unsigned long
5740 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5741 {
5742         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5743
5744         /*
5745          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5746          * to virtual-time in his units.
5747          *
5748          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5749          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5750          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5751          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5752          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5753          *
5754          * This is especially important for buddies when the leftmost
5755          * task is higher priority than the buddy.
5756          */
5757         return calc_delta_fair(gran, se);
5758 }
5759
5760 /*
5761  * Should 'se' preempt 'curr'.
5762  *
5763  *             |s1
5764  *        |s2
5765  *   |s3
5766  *         g
5767  *      |<--->|c
5768  *
5769  *  w(c, s1) = -1
5770  *  w(c, s2) =  0
5771  *  w(c, s3) =  1
5772  *
5773  */
5774 static int
5775 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5776 {
5777         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5778
5779         if (vdiff <= 0)
5780                 return -1;
5781
5782         gran = wakeup_gran(curr, se);
5783         if (vdiff > gran)
5784                 return 1;
5785
5786         return 0;
5787 }
5788
5789 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5790 {
5791         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5792                 return;
5793
5794         for_each_sched_entity(se)
5795                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5796 }
5797
5798 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5799 {
5800         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5801                 return;
5802
5803         for_each_sched_entity(se)
5804                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5805 }
5806
5807 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5808 {
5809         for_each_sched_entity(se)
5810                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5811 }
5812
5813 /*
5814  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5815  */
5816 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5817 {
5818         struct task_struct *curr = rq->curr;
5819         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5820         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5821         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5822         int next_buddy_marked = 0;
5823
5824         if (unlikely(se == pse))
5825                 return;
5826
5827         /*
5828          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5829          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5830          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5831          * next-buddy nomination below.
5832          */
5833         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5834                 return;
5835
5836         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5837                 set_next_buddy(pse);
5838                 next_buddy_marked = 1;
5839         }
5840
5841         /*
5842          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5843          * wake up path.
5844          *
5845          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5846          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5847          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5848          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5849          * below.
5850          */
5851         if (test_tsk_need_resched(curr))
5852                 return;
5853
5854         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5855         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5856             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5857                 goto preempt;
5858
5859         /*
5860          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5861          * is driven by the tick):
5862          */
5863         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5864                 return;
5865
5866         find_matching_se(&se, &pse);
5867         update_curr(cfs_rq_of(se));
5868         BUG_ON(!pse);
5869         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5870                 /*
5871                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5872                  * triggering this preemption.
5873                  */
5874                 if (!next_buddy_marked)
5875                         set_next_buddy(pse);
5876                 goto preempt;
5877         }
5878
5879         return;
5880
5881 preempt:
5882         resched_curr(rq);
5883         /*
5884          * Only set the backward buddy when the current task is still
5885          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5886          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5887          * point, either of which can * drop the rq lock.
5888          *
5889          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5890          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5891          */
5892         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5893                 return;
5894
5895         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5896                 set_last_buddy(se);
5897 }
5898
5899 static struct task_struct *
5900 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5901 {
5902         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5903         struct sched_entity *se;
5904         struct task_struct *p;
5905         int new_tasks;
5906
5907 again:
5908 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5909         if (!cfs_rq->nr_running)
5910                 goto idle;
5911
5912         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5913                 goto simple;
5914
5915         /*
5916          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5917          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5918          *
5919          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5920          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5921          */
5922
5923         do {
5924                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5925
5926                 /*
5927                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5928                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5929                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5930                  * forget we've ever seen it.
5931                  */
5932                 if (curr) {
5933                         if (curr->on_rq)
5934                                 update_curr(cfs_rq);
5935                         else
5936                                 curr = NULL;
5937
5938                         /*
5939                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5940                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5941                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5942                          * be correct.
5943                          */
5944                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5945                                 goto simple;
5946                 }
5947
5948                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5949                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5950         } while (cfs_rq);
5951
5952         p = task_of(se);
5953
5954         /*
5955          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5956          * is a different task than we started out with, try and touch the
5957          * least amount of cfs_rqs.
5958          */
5959         if (prev != p) {
5960                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5961
5962                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5963                         int se_depth = se->depth;
5964                         int pse_depth = pse->depth;
5965
5966                         if (se_depth <= pse_depth) {
5967                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5968                                 pse = parent_entity(pse);
5969                         }
5970                         if (se_depth >= pse_depth) {
5971                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5972                                 se = parent_entity(se);
5973                         }
5974                 }
5975
5976                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5977                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5978         }
5979
5980         if (hrtick_enabled(rq))
5981                 hrtick_start_fair(rq, p);
5982
5983         return p;
5984 simple:
5985         cfs_rq = &rq->cfs;
5986 #endif
5987
5988         if (!cfs_rq->nr_running)
5989                 goto idle;
5990
5991         put_prev_task(rq, prev);
5992
5993         do {
5994                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5995                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5996                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5997         } while (cfs_rq);
5998
5999         p = task_of(se);
6000
6001         if (hrtick_enabled(rq))
6002                 hrtick_start_fair(rq, p);
6003
6004         return p;
6005
6006 idle:
6007         /*
6008          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6009          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6010          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6011          * re-start the picking loop.
6012          */
6013         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
6014         new_tasks = idle_balance(rq);
6015         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
6016         /*
6017          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6018          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6019          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6020          */
6021         if (new_tasks < 0)
6022                 return RETRY_TASK;
6023
6024         if (new_tasks > 0)
6025                 goto again;
6026
6027         return NULL;
6028 }
6029
6030 /*
6031  * Account for a descheduled task:
6032  */
6033 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6034 {
6035         struct sched_entity *se = &prev->se;
6036         struct cfs_rq *cfs_rq;
6037
6038         for_each_sched_entity(se) {
6039                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6040                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6041         }
6042 }
6043
6044 /*
6045  * sched_yield() is very simple
6046  *
6047  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6048  */
6049 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6050 {
6051         struct task_struct *curr = rq->curr;
6052         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6053         struct sched_entity *se = &curr->se;
6054
6055         /*
6056          * Are we the only task in the tree?
6057          */
6058         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6059                 return;
6060
6061         clear_buddies(cfs_rq, se);
6062
6063         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6064                 update_rq_clock(rq);
6065                 /*
6066                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6067                  */
6068                 update_curr(cfs_rq);
6069                 /*
6070                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6071                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6072                  * and double the fastpath cost.
6073                  */
6074                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6075         }
6076
6077         set_skip_buddy(se);
6078 }
6079
6080 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6081 {
6082         struct sched_entity *se = &p->se;
6083
6084         /* throttled hierarchies are not runnable */
6085         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6086                 return false;
6087
6088         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6089         set_next_buddy(se);
6090
6091         yield_task_fair(rq);
6092
6093         return true;
6094 }
6095
6096 #ifdef CONFIG_SMP
6097 /**************************************************
6098  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6099  *
6100  * BASICS
6101  *
6102  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6103  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6104  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6105  *
6106  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6107  *
6108  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6109  * W_i,0 is defined as:
6110  *
6111  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6112  *
6113  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6114  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
6115  *
6116  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6117  * weight:
6118  *
6119  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6120  *
6121  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6122  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6123  * can also include other factors [XXX].
6124  *
6125  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6126  * directly from (1):
6127  *
6128  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6129  *
6130  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6131  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6132  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6133  *
6134  * [XXX expand on:
6135  *     - infeasible weights;
6136  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6137  *
6138  *
6139  * SCHED DOMAINS
6140  *
6141  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6142  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6143  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6144  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6145  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6146  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6147  * the groups.
6148  *
6149  * This yields:
6150  *
6151  *     log_2 n     1     n
6152  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6153  *     i = 0      2^i   2^i
6154  *                               `- size of each group
6155  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6156  *         |         `- freq
6157  *         `- sum over all levels
6158  *
6159  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6160  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6161  *
6162  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6163  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6164  *
6165  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6166  *
6167  *             log_2 n
6168  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6169  *             k = 0
6170  *
6171  * And you'll find that:
6172  *
6173  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6174  *
6175  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6176  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6177  * of:
6178  *
6179  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6180  *
6181  *
6182  * WORK CONSERVING
6183  *
6184  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6185  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6186  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6187  *
6188  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6189  * time.
6190  *
6191  * [XXX more?]
6192  *
6193  *
6194  * CGROUPS
6195  *
6196  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6197  *
6198  *                                s_k,i
6199  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6200  *                                 S_k
6201  *
6202  * Where
6203  *
6204  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6205  *
6206  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6207  *
6208  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6209  * property.
6210  *
6211  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6212  *      rewrite all of this once again.]
6213  */
6214
6215 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6216
6217 enum fbq_type { regular, remote, all };
6218
6219 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6220 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6221 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6222 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6223
6224 struct lb_env {
6225         struct sched_domain     *sd;
6226
6227         struct rq               *src_rq;
6228         int                     src_cpu;
6229
6230         int                     dst_cpu;
6231         struct rq               *dst_rq;
6232
6233         struct cpumask          *dst_grpmask;
6234         int                     new_dst_cpu;
6235         enum cpu_idle_type      idle;
6236         long                    imbalance;
6237         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6238         struct cpumask          *cpus;
6239
6240         unsigned int            flags;
6241
6242         unsigned int            loop;
6243         unsigned int            loop_break;
6244         unsigned int            loop_max;
6245
6246         enum fbq_type           fbq_type;
6247         struct list_head        tasks;
6248 };
6249
6250 /*
6251  * Is this task likely cache-hot:
6252  */
6253 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6254 {
6255         s64 delta;
6256
6257         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6258
6259         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6260                 return 0;
6261
6262         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6263                 return 0;
6264
6265         /*
6266          * Buddy candidates are cache hot:
6267          */
6268         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6269                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6270                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6271                 return 1;
6272
6273         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6274                 return 1;
6275         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6276                 return 0;
6277
6278         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6279
6280         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6281 }
6282
6283 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6284 /*
6285  * Returns 1, if task migration degrades locality
6286  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6287  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6288  */
6289 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6290 {
6291         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6292         unsigned long src_faults, dst_faults;
6293         int src_nid, dst_nid;
6294
6295         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6296                 return -1;
6297
6298         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6299                 return -1;
6300
6301         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6302         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6303
6304         if (src_nid == dst_nid)
6305                 return -1;
6306
6307         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6308         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6309                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6310                         return 1;
6311                 else
6312                         return -1;
6313         }
6314
6315         /* Encourage migration to the preferred node. */
6316         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6317                 return 0;
6318
6319         if (numa_group) {
6320                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6321                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6322         } else {
6323                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6324                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6325         }
6326
6327         return dst_faults < src_faults;
6328 }
6329
6330 #else
6331 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6332                                              struct lb_env *env)
6333 {
6334         return -1;
6335 }
6336 #endif
6337
6338 /*
6339  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6340  */
6341 static
6342 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6343 {
6344         int tsk_cache_hot;
6345
6346         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6347
6348         /*
6349          * We do not migrate tasks that are:
6350          * 1) throttled_lb_pair, or
6351          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6352          * 3) running (obviously), or
6353          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6354          */
6355         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6356                 return 0;
6357
6358         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6359                 int cpu;
6360
6361                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6362
6363                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6364
6365                 /*
6366                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6367                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6368                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6369                  *
6370                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6371                  * one in current iteration.
6372                  */
6373                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6374                         return 0;
6375
6376                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6377                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6378                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6379                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6380                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6381                                 break;
6382                         }
6383                 }
6384
6385                 return 0;
6386         }
6387
6388         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6389         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6390
6391         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6392                 schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6393                 return 0;
6394         }
6395
6396         /*
6397          * Aggressive migration if:
6398          * 1) destination numa is preferred
6399          * 2) task is cache cold, or
6400          * 3) too many balance attempts have failed.
6401          */
6402         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6403         if (tsk_cache_hot == -1)
6404                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6405
6406         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6407             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6408                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6409                         schedstat_inc(env->sd->lb_hot_gained[env->idle]);
6410                         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_forced_migrations);
6411                 }
6412                 return 1;
6413         }
6414
6415         schedstat_inc(p->se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6416         return 0;
6417 }
6418
6419 /*
6420  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6421  */
6422 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6423 {
6424         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6425
6426         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6427         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6428         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6429 }
6430
6431 /*
6432  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6433  * part of active balancing operations within "domain".
6434  *
6435  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6436  */
6437 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6438 {
6439         struct task_struct *p, *n;
6440
6441         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6442
6443         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6444                 if (!can_migrate_task(p, env))
6445                         continue;
6446
6447                 detach_task(p, env);
6448
6449                 /*
6450                  * Right now, this is only the second place where
6451                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6452                  * so we can safely collect stats here rather than
6453                  * inside detach_tasks().
6454                  */
6455                 schedstat_inc(env->sd->lb_gained[env->idle]);
6456                 return p;
6457         }
6458         return NULL;
6459 }
6460
6461 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6462
6463 /*
6464  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6465  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6466  *
6467  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6468  */
6469 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6470 {
6471         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6472         struct task_struct *p;
6473         unsigned long load;
6474         int detached = 0;
6475
6476         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6477
6478         if (env->imbalance <= 0)
6479                 return 0;
6480
6481         while (!list_empty(tasks)) {
6482                 /*
6483                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6484                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6485                  */
6486                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6487                         break;
6488
6489                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6490
6491                 env->loop++;
6492                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6493                 if (env->loop > env->loop_max)
6494                         break;
6495
6496                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6497                 if (env->loop > env->loop_break) {
6498                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6499                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6500                         break;
6501                 }
6502
6503                 if (!can_migrate_task(p, env))
6504                         goto next;
6505
6506                 load = task_h_load(p);
6507
6508                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6509                         goto next;
6510
6511                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6512                         goto next;
6513
6514                 detach_task(p, env);
6515                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6516
6517                 detached++;
6518                 env->imbalance -= load;
6519
6520 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6521                 /*
6522                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6523                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6524                  * the critical section.
6525                  */
6526                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6527                         break;
6528 #endif
6529
6530                 /*
6531                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6532                  * weighted load.
6533                  */
6534                 if (env->imbalance <= 0)
6535                         break;
6536
6537                 continue;
6538 next:
6539                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6540         }
6541
6542         /*
6543          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6544          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6545          * than inside detach_one_task().
6546          */
6547         schedstat_add(env->sd->lb_gained[env->idle], detached);
6548
6549         return detached;
6550 }
6551
6552 /*
6553  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6554  */
6555 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6556 {
6557         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6558
6559         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6560         activate_task(rq, p, 0);
6561         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6562         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6563 }
6564
6565 /*
6566  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6567  * its new rq.
6568  */
6569 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6570 {
6571         raw_spin_lock(&rq->lock);
6572         attach_task(rq, p);
6573         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6574 }
6575
6576 /*
6577  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6578  * new rq.
6579  */
6580 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6581 {
6582         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6583         struct task_struct *p;
6584
6585         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6586
6587         while (!list_empty(tasks)) {
6588                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6589                 list_del_init(&p->se.group_node);
6590
6591                 attach_task(env->dst_rq, p);
6592         }
6593
6594         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6595 }
6596
6597 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6598 static void update_blocked_averages(int cpu)
6599 {
6600         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6601         struct cfs_rq *cfs_rq;
6602         unsigned long flags;
6603
6604         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6605         update_rq_clock(rq);
6606
6607         /*
6608          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6609          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6610          */
6611         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6612                 /* throttled entities do not contribute to load */
6613                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6614                         continue;
6615
6616                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6617                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6618         }
6619         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6620 }
6621
6622 /*
6623  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6624  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6625  * group is a fraction of its parents load.
6626  */
6627 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6628 {
6629         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6630         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6631         unsigned long now = jiffies;
6632         unsigned long load;
6633
6634         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6635                 return;
6636
6637         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6638         for_each_sched_entity(se) {
6639                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6640                 cfs_rq->h_load_next = se;
6641                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6642                         break;
6643         }
6644
6645         if (!se) {
6646                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6647                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6648         }
6649
6650         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6651                 load = cfs_rq->h_load;
6652                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6653                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6654                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6655                 cfs_rq->h_load = load;
6656                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6657         }
6658 }
6659
6660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6661 {
6662         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6663
6664         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6665         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6666                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6667 }
6668 #else
6669 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6670 {
6671         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6672         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6673         unsigned long flags;
6674
6675         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6676         update_rq_clock(rq);
6677         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6678         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6679 }
6680
6681 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6682 {
6683         return p->se.avg.load_avg;
6684 }
6685 #endif
6686
6687 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6688
6689 enum group_type {
6690         group_other = 0,
6691         group_imbalanced,
6692         group_overloaded,
6693 };
6694
6695 /*
6696  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6697  */
6698 struct sg_lb_stats {
6699         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6700         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6701         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6702         unsigned long load_per_task;
6703         unsigned long group_capacity;
6704         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6705         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6706         unsigned int idle_cpus;
6707         unsigned int group_weight;
6708         enum group_type group_type;
6709         int group_no_capacity;
6710 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6711         unsigned int nr_numa_running;
6712         unsigned int nr_preferred_running;
6713 #endif
6714 };
6715
6716 /*
6717  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6718  *               during load balancing.
6719  */
6720 struct sd_lb_stats {
6721         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6722         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6723         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6724         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6725         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6726
6727         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6728         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6729 };
6730
6731 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6732 {
6733         /*
6734          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6735          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6736          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6737          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6738          */
6739         *sds = (struct sd_lb_stats){
6740                 .busiest = NULL,
6741                 .local = NULL,
6742                 .total_load = 0UL,
6743                 .total_capacity = 0UL,
6744                 .busiest_stat = {
6745                         .avg_load = 0UL,
6746                         .sum_nr_running = 0,
6747                         .group_type = group_other,
6748                 },
6749         };
6750 }
6751
6752 /**
6753  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6754  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6755  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6756  *
6757  * Return: The load index.
6758  */
6759 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6760                                         enum cpu_idle_type idle)
6761 {
6762         int load_idx;
6763
6764         switch (idle) {
6765         case CPU_NOT_IDLE:
6766                 load_idx = sd->busy_idx;
6767                 break;
6768
6769         case CPU_NEWLY_IDLE:
6770                 load_idx = sd->newidle_idx;
6771                 break;
6772         default:
6773                 load_idx = sd->idle_idx;
6774                 break;
6775         }
6776
6777         return load_idx;
6778 }
6779
6780 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6781 {
6782         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6783         u64 total, used, age_stamp, avg;
6784         s64 delta;
6785
6786         /*
6787          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6788          * we read them once before doing sanity checks on them.
6789          */
6790         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6791         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6792         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6793
6794         if (unlikely(delta < 0))
6795                 delta = 0;
6796
6797         total = sched_avg_period() + delta;
6798
6799         used = div_u64(avg, total);
6800
6801         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6802                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6803
6804         return 1;
6805 }
6806
6807 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6808 {
6809         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6810         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6811
6812         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6813
6814         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6815         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6816
6817         if (!capacity)
6818                 capacity = 1;
6819
6820         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6821         sdg->sgc->capacity = capacity;
6822 }
6823
6824 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6825 {
6826         struct sched_domain *child = sd->child;
6827         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6828         unsigned long capacity;
6829         unsigned long interval;
6830
6831         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6832         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6833         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6834
6835         if (!child) {
6836                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6837                 return;
6838         }
6839
6840         capacity = 0;
6841
6842         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6843                 /*
6844                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6845                  * span the current group.
6846                  */
6847
6848                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6849                         struct sched_group_capacity *sgc;
6850                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6851
6852                         /*
6853                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6854                          * gets here before we've attached the domains to the
6855                          * runqueues.
6856                          *
6857                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6858                          * in update_cpu_capacity().
6859                          *
6860                          * This avoids capacity from being 0 and
6861                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6862                          */
6863                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6864                                 capacity += capacity_of(cpu);
6865                                 continue;
6866                         }
6867
6868                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6869                         capacity += sgc->capacity;
6870                 }
6871         } else  {
6872                 /*
6873                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6874                  * span the current group.
6875                  */
6876
6877                 group = child->groups;
6878                 do {
6879                         capacity += group->sgc->capacity;
6880                         group = group->next;
6881                 } while (group != child->groups);
6882         }
6883
6884         sdg->sgc->capacity = capacity;
6885 }
6886
6887 /*
6888  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6889  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6890  * Return true is the capacity is reduced
6891  */
6892 static inline int
6893 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6894 {
6895         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6896                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6897 }
6898
6899 /*
6900  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6901  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6902  *
6903  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6904  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6905  * Something like:
6906  *
6907  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6908  *              *     * * *
6909  *
6910  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6911  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6912  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6913  *
6914  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6915  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6916  * moving tasks due to affinity constraints.
6917  *
6918  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6919  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6920  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6921  * to create an effective group imbalance.
6922  *
6923  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6924  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6925  * subtle and fragile situation.
6926  */
6927
6928 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6929 {
6930         return group->sgc->imbalance;
6931 }
6932
6933 /*
6934  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6935  * be used by some tasks.
6936  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6937  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6938  * available capacity for CFS tasks.
6939  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6940  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6941  * capacity in meaningful for the load balancer.
6942  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6943  * any benefit for the load balance.
6944  */
6945 static inline bool
6946 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6947 {
6948         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6949                 return true;
6950
6951         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6952                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6953                 return true;
6954
6955         return false;
6956 }
6957
6958 /*
6959  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6960  *  handle.
6961  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6962  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6963  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6964  *  false.
6965  */
6966 static inline bool
6967 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6968 {
6969         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6970                 return false;
6971
6972         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6973                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6974                 return true;
6975
6976         return false;
6977 }
6978
6979 static inline enum
6980 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6981                           struct sg_lb_stats *sgs)
6982 {
6983         if (sgs->group_no_capacity)
6984                 return group_overloaded;
6985
6986         if (sg_imbalanced(group))
6987                 return group_imbalanced;
6988
6989         return group_other;
6990 }
6991
6992 /**
6993  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6994  * @env: The load balancing environment.
6995  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6996  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6997  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6998  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6999  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7000  */
7001 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7002                         struct sched_group *group, int load_idx,
7003                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7004                         bool *overload)
7005 {
7006         unsigned long load;
7007         int i, nr_running;
7008
7009         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7010
7011         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7012                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7013
7014                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7015                 if (local_group)
7016                         load = target_load(i, load_idx);
7017                 else
7018                         load = source_load(i, load_idx);
7019
7020                 sgs->group_load += load;
7021                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7022                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7023
7024                 nr_running = rq->nr_running;
7025                 if (nr_running > 1)
7026                         *overload = true;
7027
7028 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7029                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7030                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7031 #endif
7032                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7033                 /*
7034                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7035                  */
7036                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7037                         sgs->idle_cpus++;
7038         }
7039
7040         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7041         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7042         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7043
7044         if (sgs->sum_nr_running)
7045                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7046
7047         sgs->group_weight = group->group_weight;
7048
7049         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7050         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7051 }
7052
7053 /**
7054  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7055  * @env: The load balancing environment.
7056  * @sds: sched_domain statistics
7057  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7058  * @sgs: sched_group statistics
7059  *
7060  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7061  * busiest group.
7062  *
7063  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7064  * busiest group. %false otherwise.
7065  */
7066 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7067                                    struct sd_lb_stats *sds,
7068                                    struct sched_group *sg,
7069                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7070 {
7071         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7072
7073         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7074                 return true;
7075
7076         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7077                 return false;
7078
7079         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7080                 return false;
7081
7082         /* This is the busiest node in its class. */
7083         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7084                 return true;
7085
7086         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
7087         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7088                 return true;
7089         /*
7090          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7091          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7092          * higher than ourself as busy.
7093          */
7094         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7095                 if (!sds->busiest)
7096                         return true;
7097
7098                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
7099                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
7100                         return true;
7101         }
7102
7103         return false;
7104 }
7105
7106 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7107 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7108 {
7109         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7110                 return regular;
7111         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7112                 return remote;
7113         return all;
7114 }
7115
7116 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7117 {
7118         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7119                 return regular;
7120         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7121                 return remote;
7122         return all;
7123 }
7124 #else
7125 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7126 {
7127         return all;
7128 }
7129
7130 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7131 {
7132         return regular;
7133 }
7134 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7135
7136 /**
7137  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7138  * @env: The load balancing environment.
7139  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7140  */
7141 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7142 {
7143         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7144         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7145         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7146         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7147         bool overload = false;
7148
7149         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7150                 prefer_sibling = 1;
7151
7152         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7153
7154         do {
7155                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7156                 int local_group;
7157
7158                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7159                 if (local_group) {
7160                         sds->local = sg;
7161                         sgs = &sds->local_stat;
7162
7163                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7164                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7165                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7166                 }
7167
7168                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7169                                                 &overload);
7170
7171                 if (local_group)
7172                         goto next_group;
7173
7174                 /*
7175                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7176                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7177                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7178                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7179                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7180                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7181                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7182                  * the tasks on the system).
7183                  */
7184                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7185                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7186                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7187                         sgs->group_no_capacity = 1;
7188                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7189                 }
7190
7191                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7192                         sds->busiest = sg;
7193                         sds->busiest_stat = *sgs;
7194                 }
7195
7196 next_group:
7197                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7198                 sds->total_load += sgs->group_load;
7199                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7200
7201                 sg = sg->next;
7202         } while (sg != env->sd->groups);
7203
7204         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7205                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7206
7207         if (!env->sd->parent) {
7208                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7209                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7210                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7211         }
7212
7213 }
7214
7215 /**
7216  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7217  *                      sched doman.
7218  *
7219  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7220  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7221  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7222  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7223  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7224  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7225  *
7226  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7227  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7228  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7229  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7230  * number.
7231  *
7232  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7233  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7234  *
7235  * @env: The load balancing environment.
7236  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7237  */
7238 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7239 {
7240         int busiest_cpu;
7241
7242         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7243                 return 0;
7244
7245         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7246                 return 0;
7247
7248         if (!sds->busiest)
7249                 return 0;
7250
7251         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7252         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7253                 return 0;
7254
7255         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7256                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7257                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7258
7259         return 1;
7260 }
7261
7262 /**
7263  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7264  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7265  *                      load balancing.
7266  * @env: The load balancing environment.
7267  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7268  */
7269 static inline
7270 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7271 {
7272         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7273         unsigned int imbn = 2;
7274         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7275         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7276
7277         local = &sds->local_stat;
7278         busiest = &sds->busiest_stat;
7279
7280         if (!local->sum_nr_running)
7281                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7282         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7283                 imbn = 1;
7284
7285         scaled_busy_load_per_task =
7286                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7287                 busiest->group_capacity;
7288
7289         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7290             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7291                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7292                 return;
7293         }
7294
7295         /*
7296          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7297          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7298          * moving them.
7299          */
7300
7301         capa_now += busiest->group_capacity *
7302                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7303         capa_now += local->group_capacity *
7304                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7305         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7306
7307         /* Amount of load we'd subtract */
7308         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7309                 capa_move += busiest->group_capacity *
7310                             min(busiest->load_per_task,
7311                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7312         }
7313
7314         /* Amount of load we'd add */
7315         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7316             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7317                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7318                       local->group_capacity;
7319         } else {
7320                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7321                       local->group_capacity;
7322         }
7323         capa_move += local->group_capacity *
7324                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7325         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7326
7327         /* Move if we gain throughput */
7328         if (capa_move > capa_now)
7329                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7330 }
7331
7332 /**
7333  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7334  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7335  * @env: load balance environment
7336  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7337  */
7338 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7339 {
7340         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7341         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7342
7343         local = &sds->local_stat;
7344         busiest = &sds->busiest_stat;
7345
7346         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7347                 /*
7348                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7349                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7350                  */
7351                 busiest->load_per_task =
7352                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7353         }
7354
7355         /*
7356          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7357          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7358          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7359          * skipped when updating the busiest sg:
7360          */
7361         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7362             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7363                 env->imbalance = 0;
7364                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7365         }
7366
7367         /*
7368          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7369          */
7370         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7371             local->group_type   == group_overloaded) {
7372                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7373                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7374                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7375                         load_above_capacity *= scale_load_down(NICE_0_LOAD);
7376                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7377                 } else
7378                         load_above_capacity = ~0UL;
7379         }
7380
7381         /*
7382          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7383          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7384          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7385          * we also don't want to reduce the group load below the group
7386          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7387          */
7388         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7389
7390         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7391         env->imbalance = min(
7392                 max_pull * busiest->group_capacity,
7393                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7394         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7395
7396         /*
7397          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7398          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7399          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7400          * moved
7401          */
7402         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7403                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7404 }
7405
7406 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7407
7408 /**
7409  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7410  * if there is an imbalance.
7411  *
7412  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7413  * to restore balance.
7414  *
7415  * @env: The load balancing environment.
7416  *
7417  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7418  */
7419 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7420 {
7421         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7422         struct sd_lb_stats sds;
7423
7424         init_sd_lb_stats(&sds);
7425
7426         /*
7427          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7428          * this level.
7429          */
7430         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7431         local = &sds.local_stat;
7432         busiest = &sds.busiest_stat;
7433
7434         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7435         if (check_asym_packing(env, &sds))
7436                 return sds.busiest;
7437
7438         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7439         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7440                 goto out_balanced;
7441
7442         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7443                                                 / sds.total_capacity;
7444
7445         /*
7446          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7447          * work because they assume all things are equal, which typically
7448          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7449          */
7450         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7451                 goto force_balance;
7452
7453         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7454         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7455             busiest->group_no_capacity)
7456                 goto force_balance;
7457
7458         /*
7459          * If the local group is busier than the selected busiest group
7460          * don't try and pull any tasks.
7461          */
7462         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7463                 goto out_balanced;
7464
7465         /*
7466          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7467          * average load.
7468          */
7469         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7470                 goto out_balanced;
7471
7472         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7473                 /*
7474                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7475                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7476                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7477                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7478                  * might end up to just move the imbalance on another group
7479                  */
7480                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7481                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7482                         goto out_balanced;
7483         } else {
7484                 /*
7485                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7486                  * imbalance_pct to be conservative.
7487                  */
7488                 if (100 * busiest->avg_load <=
7489                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7490                         goto out_balanced;
7491         }
7492
7493 force_balance:
7494         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7495         calculate_imbalance(env, &sds);
7496         return sds.busiest;
7497
7498 out_balanced:
7499         env->imbalance = 0;
7500         return NULL;
7501 }
7502
7503 /*
7504  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7505  */
7506 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7507                                      struct sched_group *group)
7508 {
7509         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7510         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7511         int i;
7512
7513         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7514                 unsigned long capacity, wl;
7515                 enum fbq_type rt;
7516
7517                 rq = cpu_rq(i);
7518                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7519
7520                 /*
7521                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7522                  *  - regular: there are !numa tasks
7523                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7524                  *  - all:     there is no distinction
7525                  *
7526                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7527                  * ignore those when there's better options.
7528                  *
7529                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7530                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7531                  * queue by moving tasks around inside the node.
7532                  *
7533                  * If we cannot move enough load due to this classification
7534                  * the next pass will adjust the group classification and
7535                  * allow migration of more tasks.
7536                  *
7537                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7538                  */
7539                 if (rt > env->fbq_type)
7540                         continue;
7541
7542                 capacity = capacity_of(i);
7543
7544                 wl = weighted_cpuload(i);
7545
7546                 /*
7547                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7548                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7549                  */
7550
7551                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7552                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7553                         continue;
7554
7555                 /*
7556                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7557                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7558                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7559                  * potentially running at a lower capacity.
7560                  *
7561                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7562                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7563                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7564                  * our previous maximum.
7565                  */
7566                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7567                         busiest_load = wl;
7568                         busiest_capacity = capacity;
7569                         busiest = rq;
7570                 }
7571         }
7572
7573         return busiest;
7574 }
7575
7576 /*
7577  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7578  * so long as it is large enough.
7579  */
7580 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7581
7582 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7583 {
7584         struct sched_domain *sd = env->sd;
7585
7586         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7587
7588                 /*
7589                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7590                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7591                  * lowest numbered CPUs.
7592                  */
7593                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7594                         return 1;
7595         }
7596
7597         /*
7598          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7599          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7600          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7601          * available on dst_cpu.
7602          */
7603         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7604             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7605                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7606                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7607                         return 1;
7608         }
7609
7610         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7611 }
7612
7613 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7614
7615 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7616 {
7617         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7618         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7619         int cpu, balance_cpu = -1;
7620
7621         /*
7622          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7623          * to do the newly idle load balance.
7624          */
7625         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7626                 return 1;
7627
7628         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7629         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7630         /* Try to find first idle cpu */
7631         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7632                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7633                         continue;
7634
7635                 balance_cpu = cpu;
7636                 break;
7637         }
7638
7639         if (balance_cpu == -1)
7640                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7641
7642         /*
7643          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7644          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7645          */
7646         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7647 }
7648
7649 /*
7650  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7651  * tasks if there is an imbalance.
7652  */
7653 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7654                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7655                         int *continue_balancing)
7656 {
7657         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7658         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7659         struct sched_group *group;
7660         struct rq *busiest;
7661         unsigned long flags;
7662         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7663
7664         struct lb_env env = {
7665                 .sd             = sd,
7666                 .dst_cpu        = this_cpu,
7667                 .dst_rq         = this_rq,
7668                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7669                 .idle           = idle,
7670                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7671                 .cpus           = cpus,
7672                 .fbq_type       = all,
7673                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7674         };
7675
7676         /*
7677          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7678          * other cpus in our group
7679          */
7680         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7681                 env.dst_grpmask = NULL;
7682
7683         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7684
7685         schedstat_inc(sd->lb_count[idle]);
7686
7687 redo:
7688         if (!should_we_balance(&env)) {
7689                 *continue_balancing = 0;
7690                 goto out_balanced;
7691         }
7692
7693         group = find_busiest_group(&env);
7694         if (!group) {
7695                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyg[idle]);
7696                 goto out_balanced;
7697         }
7698
7699         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7700         if (!busiest) {
7701                 schedstat_inc(sd->lb_nobusyq[idle]);
7702                 goto out_balanced;
7703         }
7704
7705         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7706
7707         schedstat_add(sd->lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7708
7709         env.src_cpu = busiest->cpu;
7710         env.src_rq = busiest;
7711
7712         ld_moved = 0;
7713         if (busiest->nr_running > 1) {
7714                 /*
7715                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7716                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7717                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7718                  * correctly treated as an imbalance.
7719                  */
7720                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7721                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7722
7723 more_balance:
7724                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7725
7726                 /*
7727                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7728                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7729                  */
7730                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7731
7732                 /*
7733                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7734                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7735                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7736                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7737                  * See task_rq_lock() family for the details.
7738                  */
7739
7740                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7741
7742                 if (cur_ld_moved) {
7743                         attach_tasks(&env);
7744                         ld_moved += cur_ld_moved;
7745                 }
7746
7747                 local_irq_restore(flags);
7748
7749                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7750                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7751                         goto more_balance;
7752                 }
7753
7754                 /*
7755                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7756                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7757                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7758                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7759                  * sched_group.
7760                  *
7761                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7762                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7763                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7764                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7765                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7766                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7767                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7768                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7769                  * This however should not happen so much in practice and
7770                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7771                  * excess load moved.
7772                  */
7773                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7774
7775                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7776                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7777
7778                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7779                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7780                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7781                         env.loop         = 0;
7782                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7783
7784                         /*
7785                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7786                          * need to continue with same src_cpu.
7787                          */
7788                         goto more_balance;
7789                 }
7790
7791                 /*
7792                  * We failed to reach balance because of affinity.
7793                  */
7794                 if (sd_parent) {
7795                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7796
7797                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7798                                 *group_imbalance = 1;
7799                 }
7800
7801                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7802                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7803                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7804                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7805                                 env.loop = 0;
7806                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7807                                 goto redo;
7808                         }
7809                         goto out_all_pinned;
7810                 }
7811         }
7812
7813         if (!ld_moved) {
7814                 schedstat_inc(sd->lb_failed[idle]);
7815                 /*
7816                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7817                  * We do not want newidle balance, which can be very
7818                  * frequent, pollute the failure counter causing
7819                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7820                  */
7821                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7822                         sd->nr_balance_failed++;
7823
7824                 if (need_active_balance(&env)) {
7825                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7826
7827                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7828                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7829                          * moved to this_cpu
7830                          */
7831                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7832                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7833                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7834                                                             flags);
7835                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7836                                 goto out_one_pinned;
7837                         }
7838
7839                         /*
7840                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7841                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7842                          * only after active load balance is finished.
7843                          */
7844                         if (!busiest->active_balance) {
7845                                 busiest->active_balance = 1;
7846                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7847                                 active_balance = 1;
7848                         }
7849                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7850
7851                         if (active_balance) {
7852                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7853                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7854                                         &busiest->active_balance_work);
7855                         }
7856
7857                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7858                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7859                 }
7860         } else
7861                 sd->nr_balance_failed = 0;
7862
7863         if (likely(!active_balance)) {
7864                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7865                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7866         } else {
7867                 /*
7868                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7869                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7870                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7871                  * detach_tasks).
7872                  */
7873                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7874                         sd->balance_interval *= 2;
7875         }
7876
7877         goto out;
7878
7879 out_balanced:
7880         /*
7881          * We reach balance although we may have faced some affinity
7882          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7883          */
7884         if (sd_parent) {
7885                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7886
7887                 if (*group_imbalance)
7888                         *group_imbalance = 0;
7889         }
7890
7891 out_all_pinned:
7892         /*
7893          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7894          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7895          * can try to migrate them.
7896          */
7897         schedstat_inc(sd->lb_balanced[idle]);
7898
7899         sd->nr_balance_failed = 0;
7900
7901 out_one_pinned:
7902         /* tune up the balancing interval */
7903         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7904                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7905                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7906                 sd->balance_interval *= 2;
7907
7908         ld_moved = 0;
7909 out:
7910         return ld_moved;
7911 }
7912
7913 static inline unsigned long
7914 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7915 {
7916         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7917
7918         if (cpu_busy)
7919                 interval *= sd->busy_factor;
7920
7921         /* scale ms to jiffies */
7922         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7923         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7924
7925         return interval;
7926 }
7927
7928 static inline void
7929 update_next_balance(struct sched_domain *sd, unsigned long *next_balance)
7930 {
7931         unsigned long interval, next;
7932
7933         /* used by idle balance, so cpu_busy = 0 */
7934         interval = get_sd_balance_interval(sd, 0);
7935         next = sd->last_balance + interval;
7936
7937         if (time_after(*next_balance, next))
7938                 *next_balance = next;
7939 }
7940
7941 /*
7942  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7943  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7944  */
7945 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7946 {
7947         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7948         int this_cpu = this_rq->cpu;
7949         struct sched_domain *sd;
7950         int pulled_task = 0;
7951         u64 curr_cost = 0;
7952
7953         /*
7954          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7955          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7956          */
7957         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7958
7959         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7960             !this_rq->rd->overload) {
7961                 rcu_read_lock();
7962                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7963                 if (sd)
7964                         update_next_balance(sd, &next_balance);
7965                 rcu_read_unlock();
7966
7967                 goto out;
7968         }
7969
7970         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7971
7972         update_blocked_averages(this_cpu);
7973         rcu_read_lock();
7974         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7975                 int continue_balancing = 1;
7976                 u64 t0, domain_cost;
7977
7978                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7979                         continue;
7980
7981                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7982                         update_next_balance(sd, &next_balance);
7983                         break;
7984                 }
7985
7986                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7987                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7988
7989                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7990                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7991                                                    &continue_balancing);
7992
7993                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7994                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7995                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7996
7997                         curr_cost += domain_cost;
7998                 }
7999
8000                 update_next_balance(sd, &next_balance);
8001
8002                 /*
8003                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8004                  * now runnable tasks on this rq.
8005                  */
8006                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8007                         break;
8008         }
8009         rcu_read_unlock();
8010
8011         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8012
8013         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8014                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8015
8016         /*
8017          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8018          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8019          * pretend we pulled a task.
8020          */
8021         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8022                 pulled_task = 1;
8023
8024 out:
8025         /* Move the next balance forward */
8026         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8027                 this_rq->next_balance = next_balance;
8028
8029         /* Is there a task of a high priority class? */
8030         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8031                 pulled_task = -1;
8032
8033         if (pulled_task)
8034                 this_rq->idle_stamp = 0;
8035
8036         return pulled_task;
8037 }
8038
8039 /*
8040  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8041  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8042  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8043  * avoids physical / logical imbalances.
8044  */
8045 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8046 {
8047         struct rq *busiest_rq = data;
8048         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8049         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8050         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8051         struct sched_domain *sd;
8052         struct task_struct *p = NULL;
8053
8054         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8055
8056         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8057         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8058                      !busiest_rq->active_balance))
8059                 goto out_unlock;
8060
8061         /* Is there any task to move? */
8062         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8063                 goto out_unlock;
8064
8065         /*
8066          * This condition is "impossible", if it occurs
8067          * we need to fix it. Originally reported by
8068          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8069          */
8070         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8071
8072         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8073         rcu_read_lock();
8074         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8075                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8076                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8077                                 break;
8078         }
8079
8080         if (likely(sd)) {
8081                 struct lb_env env = {
8082                         .sd             = sd,
8083                         .dst_cpu        = target_cpu,
8084                         .dst_rq         = target_rq,
8085                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8086                         .src_rq         = busiest_rq,
8087                         .idle           = CPU_IDLE,
8088                 };
8089
8090                 schedstat_inc(sd->alb_count);
8091
8092                 p = detach_one_task(&env);
8093                 if (p) {
8094                         schedstat_inc(sd->alb_pushed);
8095                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
8096                         sd->nr_balance_failed = 0;
8097                 } else {
8098                         schedstat_inc(sd->alb_failed);
8099                 }
8100         }
8101         rcu_read_unlock();
8102 out_unlock:
8103         busiest_rq->active_balance = 0;
8104         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8105
8106         if (p)
8107                 attach_one_task(target_rq, p);
8108
8109         local_irq_enable();
8110
8111         return 0;
8112 }
8113
8114 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8115 {
8116         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8117 }
8118
8119 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8120 /*
8121  * idle load balancing details
8122  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8123  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8124  *   load balancing for all the idle CPUs.
8125  */
8126 static struct {
8127         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8128         atomic_t nr_cpus;
8129         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8130 } nohz ____cacheline_aligned;
8131
8132 static inline int find_new_ilb(void)
8133 {
8134         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8135
8136         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8137                 return ilb;
8138
8139         return nr_cpu_ids;
8140 }
8141
8142 /*
8143  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8144  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8145  * CPU (if there is one).
8146  */
8147 static void nohz_balancer_kick(void)
8148 {
8149         int ilb_cpu;
8150
8151         nohz.next_balance++;
8152
8153         ilb_cpu = find_new_ilb();
8154
8155         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8156                 return;
8157
8158         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8159                 return;
8160         /*
8161          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8162          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8163          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8164          * will be run before returning from the IPI.
8165          */
8166         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8167         return;
8168 }
8169
8170 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
8171 {
8172         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8173                 /*
8174                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8175                  */
8176                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8177                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8178                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8179                 }
8180                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8181         }
8182 }
8183
8184 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8185 {
8186         struct sched_domain *sd;
8187         int cpu = smp_processor_id();
8188
8189         rcu_read_lock();
8190         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8191
8192         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8193                 goto unlock;
8194         sd->nohz_idle = 0;
8195
8196         atomic_inc(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8197 unlock:
8198         rcu_read_unlock();
8199 }
8200
8201 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8202 {
8203         struct sched_domain *sd;
8204         int cpu = smp_processor_id();
8205
8206         rcu_read_lock();
8207         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, cpu));
8208
8209         if (!sd || sd->nohz_idle)
8210                 goto unlock;
8211         sd->nohz_idle = 1;
8212
8213         atomic_dec(&sd->shared->nr_busy_cpus);
8214 unlock:
8215         rcu_read_unlock();
8216 }
8217
8218 /*
8219  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8220  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8221  */
8222 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8223 {
8224         /*
8225          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8226          */
8227         if (!cpu_active(cpu))
8228                 return;
8229
8230         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8231                 return;
8232
8233         /*
8234          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8235          */
8236         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8237                 return;
8238
8239         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8240         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8241         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8242 }
8243 #endif
8244
8245 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8246
8247 /*
8248  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8249  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8250  */
8251 void update_max_interval(void)
8252 {
8253         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8254 }
8255
8256 /*
8257  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8258  * and initiates a balancing operation if so.
8259  *
8260  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8261  */
8262 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8263 {
8264         int continue_balancing = 1;
8265         int cpu = rq->cpu;
8266         unsigned long interval;
8267         struct sched_domain *sd;
8268         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8269         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8270         int update_next_balance = 0;
8271         int need_serialize, need_decay = 0;
8272         u64 max_cost = 0;
8273
8274         update_blocked_averages(cpu);
8275
8276         rcu_read_lock();
8277         for_each_domain(cpu, sd) {
8278                 /*
8279                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8280                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8281                  */
8282                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8283                         sd->max_newidle_lb_cost =
8284                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8285                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8286                         need_decay = 1;
8287                 }
8288                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8289
8290                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8291                         continue;
8292
8293                 /*
8294                  * Stop the load balance at this level. There is another
8295                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8296                  * actively.
8297                  */
8298                 if (!continue_balancing) {
8299                         if (need_decay)
8300                                 continue;
8301                         break;
8302                 }
8303
8304                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8305
8306                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8307                 if (need_serialize) {
8308                         if (!spin_trylock(&balancing))
8309                                 goto out;
8310                 }
8311
8312                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8313                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8314                                 /*
8315                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8316                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8317                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8318                                  */
8319                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8320                         }
8321                         sd->last_balance = jiffies;
8322                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8323                 }
8324                 if (need_serialize)
8325                         spin_unlock(&balancing);
8326 out:
8327                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8328                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8329                         update_next_balance = 1;
8330                 }
8331         }
8332         if (need_decay) {
8333                 /*
8334                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8335                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8336                  */
8337                 rq->max_idle_balance_cost =
8338                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8339         }
8340         rcu_read_unlock();
8341
8342         /*
8343          * next_balance will be updated only when there is a need.
8344          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8345          * updated.
8346          */
8347         if (likely(update_next_balance)) {
8348                 rq->next_balance = next_balance;
8349
8350 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8351                 /*
8352                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8353                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8354                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8355                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8356                  * balance for itself and we need to update the
8357                  * nohz.next_balance accordingly.
8358                  */
8359                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8360                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8361 #endif
8362         }
8363 }
8364
8365 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8366 /*
8367  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8368  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8369  */
8370 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8371 {
8372         int this_cpu = this_rq->cpu;
8373         struct rq *rq;
8374         int balance_cpu;
8375         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8376         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8377         int update_next_balance = 0;
8378
8379         if (idle != CPU_IDLE ||
8380             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8381                 goto end;
8382
8383         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8384                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8385                         continue;
8386
8387                 /*
8388                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8389                  * work being done for other cpus. Next load
8390                  * balancing owner will pick it up.
8391                  */
8392                 if (need_resched())
8393                         break;
8394
8395                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8396
8397                 /*
8398                  * If time for next balance is due,
8399                  * do the balance.
8400                  */
8401                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8402                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8403                         update_rq_clock(rq);
8404                         cpu_load_update_idle(rq);
8405                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8406                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8407                 }
8408
8409                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8410                         next_balance = rq->next_balance;
8411                         update_next_balance = 1;
8412                 }
8413         }
8414
8415         /*
8416          * next_balance will be updated only when there is a need.
8417          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8418          * updated.
8419          */
8420         if (likely(update_next_balance))
8421                 nohz.next_balance = next_balance;
8422 end:
8423         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8424 }
8425
8426 /*
8427  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8428  * of an idle cpu in the system.
8429  *   - This rq has more than one task.
8430  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8431  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8432  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8433  *     multiple busy cpu.
8434  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8435  *     domain span are idle.
8436  */
8437 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8438 {
8439         unsigned long now = jiffies;
8440         struct sched_domain_shared *sds;
8441         struct sched_domain *sd;
8442         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8443         bool kick = false;
8444
8445         if (unlikely(rq->idle_balance))
8446                 return false;
8447
8448        /*
8449         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8450         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8451         */
8452         set_cpu_sd_state_busy();
8453         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8454
8455         /*
8456          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8457          * balancing.
8458          */
8459         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8460                 return false;
8461
8462         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8463                 return false;
8464
8465         if (rq->nr_running >= 2)
8466                 return true;
8467
8468         rcu_read_lock();
8469         sds = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc_shared, cpu));
8470         if (sds) {
8471                 /*
8472                  * XXX: write a coherent comment on why we do this.
8473                  * See also: http://lkml.kernel.org/r/20111202010832.602203411@sbsiddha-desk.sc.intel.com
8474                  */
8475                 nr_busy = atomic_read(&sds->nr_busy_cpus);
8476                 if (nr_busy > 1) {
8477                         kick = true;
8478                         goto unlock;
8479                 }
8480
8481         }
8482
8483         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8484         if (sd) {
8485                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8486                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8487                         kick = true;
8488                         goto unlock;
8489                 }
8490         }
8491
8492         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8493         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8494                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8495                 kick = true;
8496                 goto unlock;
8497         }
8498
8499 unlock:
8500         rcu_read_unlock();
8501         return kick;
8502 }
8503 #else
8504 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8505 #endif
8506
8507 /*
8508  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8509  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8510  */
8511 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8512 {
8513         struct rq *this_rq = this_rq();
8514         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8515                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8516
8517         /*
8518          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8519          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8520          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8521          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8522          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8523          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8524          */
8525         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8526         rebalance_domains(this_rq, idle);
8527 }
8528
8529 /*
8530  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8531  */
8532 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8533 {
8534         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8535         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8536                 return;
8537
8538         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8539                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8540 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8541         if (nohz_kick_needed(rq))
8542                 nohz_balancer_kick();
8543 #endif
8544 }
8545
8546 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8547 {
8548         update_sysctl();
8549
8550         update_runtime_enabled(rq);
8551 }
8552
8553 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8554 {
8555         update_sysctl();
8556
8557         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8558         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8559 }
8560
8561 #endif /* CONFIG_SMP */
8562
8563 /*
8564  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8565  */
8566 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8567 {
8568         struct cfs_rq *cfs_rq;
8569         struct sched_entity *se = &curr->se;
8570
8571         for_each_sched_entity(se) {
8572                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8573                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8574         }
8575
8576         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8577                 task_tick_numa(rq, curr);
8578 }
8579
8580 /*
8581  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8582  *  - child not yet on the tasklist
8583  *  - preemption disabled
8584  */
8585 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8586 {
8587         struct cfs_rq *cfs_rq;
8588         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8589         struct rq *rq = this_rq();
8590
8591         raw_spin_lock(&rq->lock);
8592         update_rq_clock(rq);
8593
8594         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8595         curr = cfs_rq->curr;
8596         if (curr) {
8597                 update_curr(cfs_rq);
8598                 se->vruntime = curr->vruntime;
8599         }
8600         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8601
8602         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8603                 /*
8604                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8605                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8606                  */
8607                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8608                 resched_curr(rq);
8609         }
8610
8611         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8612         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8613 }
8614
8615 /*
8616  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8617  * the current task.
8618  */
8619 static void
8620 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8621 {
8622         if (!task_on_rq_queued(p))
8623                 return;
8624
8625         /*
8626          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8627          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8628          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8629          */
8630         if (rq->curr == p) {
8631                 if (p->prio > oldprio)
8632                         resched_curr(rq);
8633         } else
8634                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8635 }
8636
8637 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8638 {
8639         struct sched_entity *se = &p->se;
8640
8641         /*
8642          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8643          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8644          * vruntime.
8645          */
8646         if (p->on_rq)
8647                 return true;
8648
8649         /*
8650          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8651          * But there are some cases where it has already been normalized:
8652          *
8653          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8654          *   wake_up_new_task().
8655          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8656          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8657          */
8658         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8659                 return true;
8660
8661         return false;
8662 }
8663
8664 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8665 {
8666         struct sched_entity *se = &p->se;
8667         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8668         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8669
8670         if (!vruntime_normalized(p)) {
8671                 /*
8672                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8673                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8674                  */
8675                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8676                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8677         }
8678
8679         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8680         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8681         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8682         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8683 }
8684
8685 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8686 {
8687         struct sched_entity *se = &p->se;
8688         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8689         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8690
8691 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8692         /*
8693          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8694          * class maintain depth value), reset depth properly.
8695          */
8696         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8697 #endif
8698
8699         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8700         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8701         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8702         update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8703
8704         if (!vruntime_normalized(p))
8705                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8706 }
8707
8708 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8709 {
8710         detach_task_cfs_rq(p);
8711 }
8712
8713 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8714 {
8715         attach_task_cfs_rq(p);
8716
8717         if (task_on_rq_queued(p)) {
8718                 /*
8719                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8720                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8721                  * if we can still preempt the current task.
8722                  */
8723                 if (rq->curr == p)
8724                         resched_curr(rq);
8725                 else
8726                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8727         }
8728 }
8729
8730 /* Account for a task changing its policy or group.
8731  *
8732  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8733  * migrates between groups/classes.
8734  */
8735 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8736 {
8737         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8738
8739         for_each_sched_entity(se) {
8740                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8741
8742                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8743                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8744                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8745         }
8746 }
8747
8748 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8749 {
8750         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8751         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8752 #ifndef CONFIG_64BIT
8753         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8754 #endif
8755 #ifdef CONFIG_SMP
8756         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8757         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8758 #endif
8759 }
8760
8761 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8762 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8763 {
8764         struct sched_entity *se = &p->se;
8765
8766         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8767         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8768 }
8769
8770 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8771 {
8772         detach_task_cfs_rq(p);
8773         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8774
8775 #ifdef CONFIG_SMP
8776         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8777         p->se.avg.last_update_time = 0;
8778 #endif
8779         attach_task_cfs_rq(p);
8780 }
8781
8782 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8783 {
8784         switch (type) {
8785         case TASK_SET_GROUP:
8786                 task_set_group_fair(p);
8787                 break;
8788
8789         case TASK_MOVE_GROUP:
8790                 task_move_group_fair(p);
8791                 break;
8792         }
8793 }
8794
8795 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8796 {
8797         int i;
8798
8799         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8800
8801         for_each_possible_cpu(i) {
8802                 if (tg->cfs_rq)
8803                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8804                 if (tg->se)
8805                         kfree(tg->se[i]);
8806         }
8807
8808         kfree(tg->cfs_rq);
8809         kfree(tg->se);
8810 }
8811
8812 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8813 {
8814         struct sched_entity *se;
8815         struct cfs_rq *cfs_rq;
8816         struct rq *rq;
8817         int i;
8818
8819         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8820         if (!tg->cfs_rq)
8821                 goto err;
8822         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8823         if (!tg->se)
8824                 goto err;
8825
8826         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8827
8828         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8829
8830         for_each_possible_cpu(i) {
8831                 rq = cpu_rq(i);
8832
8833                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8834                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8835                 if (!cfs_rq)
8836                         goto err;
8837
8838                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8839                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8840                 if (!se)
8841                         goto err_free_rq;
8842
8843                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8844                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8845                 init_entity_runnable_average(se);
8846         }
8847
8848         return 1;
8849
8850 err_free_rq:
8851         kfree(cfs_rq);
8852 err:
8853         return 0;
8854 }
8855
8856 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8857 {
8858         struct sched_entity *se;
8859         struct rq *rq;
8860         int i;
8861
8862         for_each_possible_cpu(i) {
8863                 rq = cpu_rq(i);
8864                 se = tg->se[i];
8865
8866                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8867                 post_init_entity_util_avg(se);
8868                 sync_throttle(tg, i);
8869                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8870         }
8871 }
8872
8873 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8874 {
8875         unsigned long flags;
8876         struct rq *rq;
8877         int cpu;
8878
8879         for_each_possible_cpu(cpu) {
8880                 if (tg->se[cpu])
8881                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8882
8883                 /*
8884                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8885                  * check on_list without danger of it being re-added.
8886                  */
8887                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8888                         continue;
8889
8890                 rq = cpu_rq(cpu);
8891
8892                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8893                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8894                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8895         }
8896 }
8897
8898 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8899                         struct sched_entity *se, int cpu,
8900                         struct sched_entity *parent)
8901 {
8902         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8903
8904         cfs_rq->tg = tg;
8905         cfs_rq->rq = rq;
8906         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8907
8908         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8909         tg->se[cpu] = se;
8910
8911         /* se could be NULL for root_task_group */
8912         if (!se)
8913                 return;
8914
8915         if (!parent) {
8916                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8917                 se->depth = 0;
8918         } else {
8919                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8920                 se->depth = parent->depth + 1;
8921         }
8922
8923         se->my_q = cfs_rq;
8924         /* guarantee group entities always have weight */
8925         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8926         se->parent = parent;
8927 }
8928
8929 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8930
8931 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8932 {
8933         int i;
8934         unsigned long flags;
8935
8936         /*
8937          * We can't change the weight of the root cgroup.
8938          */
8939         if (!tg->se[0])
8940                 return -EINVAL;
8941
8942         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8943
8944         mutex_lock(&shares_mutex);
8945         if (tg->shares == shares)
8946                 goto done;
8947
8948         tg->shares = shares;
8949         for_each_possible_cpu(i) {
8950                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8951                 struct sched_entity *se;
8952
8953                 se = tg->se[i];
8954                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8955                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8956
8957                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8958                 update_rq_clock(rq);
8959                 for_each_sched_entity(se)
8960                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8961                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8962         }
8963
8964 done:
8965         mutex_unlock(&shares_mutex);
8966         return 0;
8967 }
8968 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8969
8970 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8971
8972 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8973 {
8974         return 1;
8975 }
8976
8977 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8978
8979 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8980
8981 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8982
8983
8984 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8985 {
8986         struct sched_entity *se = &task->se;
8987         unsigned int rr_interval = 0;
8988
8989         /*
8990          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8991          * idle runqueue:
8992          */
8993         if (rq->cfs.load.weight)
8994                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8995
8996         return rr_interval;
8997 }
8998
8999 /*
9000  * All the scheduling class methods:
9001  */
9002 const struct sched_class fair_sched_class = {
9003         .next                   = &idle_sched_class,
9004         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9005         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9006         .yield_task             = yield_task_fair,
9007         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9008
9009         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9010
9011         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9012         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9013
9014 #ifdef CONFIG_SMP
9015         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9016         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9017
9018         .rq_online              = rq_online_fair,
9019         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9020
9021         .task_dead              = task_dead_fair,
9022         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9023 #endif
9024
9025         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9026         .task_tick              = task_tick_fair,
9027         .task_fork              = task_fork_fair,
9028
9029         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9030         .switched_from          = switched_from_fair,
9031         .switched_to            = switched_to_fair,
9032
9033         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9034
9035         .update_curr            = update_curr_fair,
9036
9037 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9038         .task_change_group      = task_change_group_fair,
9039 #endif
9040 };
9041
9042 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9043 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9044 {
9045         struct cfs_rq *cfs_rq;
9046
9047         rcu_read_lock();
9048         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9049                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9050         rcu_read_unlock();
9051 }
9052
9053 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9054 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9055 {
9056         int node;
9057         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9058
9059         for_each_online_node(node) {
9060                 if (p->numa_faults) {
9061                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9062                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9063                 }
9064                 if (p->numa_group) {
9065                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9066                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9067                 }
9068                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9069         }
9070 }
9071 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9072 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9073
9074 __init void init_sched_fair_class(void)
9075 {
9076 #ifdef CONFIG_SMP
9077         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9078
9079 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9080         nohz.next_balance = jiffies;
9081         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9082 #endif
9083 #endif /* SMP */
9084
9085 }