sched: Make scale_rt invariant with frequency
[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 <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
287                                        int force_update);
288
289 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
290 {
291         if (!cfs_rq->on_list) {
292                 /*
293                  * Ensure we either appear before our parent (if already
294                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
295                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
296                  * reduces this to two cases.
297                  */
298                 if (cfs_rq->tg->parent &&
299                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
300                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 } else {
303                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
304                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
305                 }
306
307                 cfs_rq->on_list = 1;
308                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
309                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
310         }
311 }
312
313 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
314 {
315         if (cfs_rq->on_list) {
316                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
317                 cfs_rq->on_list = 0;
318         }
319 }
320
321 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
322 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
323         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
324
325 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
326 static inline struct cfs_rq *
327 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
328 {
329         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
330                 return se->cfs_rq;
331
332         return NULL;
333 }
334
335 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
336 {
337         return se->parent;
338 }
339
340 static void
341 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
342 {
343         int se_depth, pse_depth;
344
345         /*
346          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
347          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
348          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
349          * parent.
350          */
351
352         /* First walk up until both entities are at same depth */
353         se_depth = (*se)->depth;
354         pse_depth = (*pse)->depth;
355
356         while (se_depth > pse_depth) {
357                 se_depth--;
358                 *se = parent_entity(*se);
359         }
360
361         while (pse_depth > se_depth) {
362                 pse_depth--;
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365
366         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
367                 *se = parent_entity(*se);
368                 *pse = parent_entity(*pse);
369         }
370 }
371
372 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
373
374 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
375 {
376         return container_of(se, struct task_struct, se);
377 }
378
379 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
380 {
381         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
382 }
383
384 #define entity_is_task(se)      1
385
386 #define for_each_sched_entity(se) \
387                 for (; se; se = NULL)
388
389 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
390 {
391         return &task_rq(p)->cfs;
392 }
393
394 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
395 {
396         struct task_struct *p = task_of(se);
397         struct rq *rq = task_rq(p);
398
399         return &rq->cfs;
400 }
401
402 /* runqueue "owned" by this group */
403 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
404 {
405         return NULL;
406 }
407
408 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
409 {
410 }
411
412 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
413 {
414 }
415
416 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
417                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
418
419 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
420 {
421         return NULL;
422 }
423
424 static inline void
425 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
426 {
427 }
428
429 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
430
431 static __always_inline
432 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
433
434 /**************************************************************
435  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
436  */
437
438 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
439 {
440         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
441         if (delta > 0)
442                 max_vruntime = vruntime;
443
444         return max_vruntime;
445 }
446
447 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
448 {
449         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
450         if (delta < 0)
451                 min_vruntime = vruntime;
452
453         return min_vruntime;
454 }
455
456 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
457                                 struct sched_entity *b)
458 {
459         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
460 }
461
462 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
463 {
464         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
465
466         if (cfs_rq->curr)
467                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
468
469         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
470                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
471                                                    struct sched_entity,
472                                                    run_node);
473
474                 if (!cfs_rq->curr)
475                         vruntime = se->vruntime;
476                 else
477                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
478         }
479
480         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
481         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
482 #ifndef CONFIG_64BIT
483         smp_wmb();
484         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
485 #endif
486 }
487
488 /*
489  * Enqueue an entity into the rb-tree:
490  */
491 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
492 {
493         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
494         struct rb_node *parent = NULL;
495         struct sched_entity *entry;
496         int leftmost = 1;
497
498         /*
499          * Find the right place in the rbtree:
500          */
501         while (*link) {
502                 parent = *link;
503                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
504                 /*
505                  * We dont care about collisions. Nodes with
506                  * the same key stay together.
507                  */
508                 if (entity_before(se, entry)) {
509                         link = &parent->rb_left;
510                 } else {
511                         link = &parent->rb_right;
512                         leftmost = 0;
513                 }
514         }
515
516         /*
517          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
518          * used):
519          */
520         if (leftmost)
521                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
522
523         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
524         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
525 }
526
527 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
528 {
529         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
530                 struct rb_node *next_node;
531
532                 next_node = rb_next(&se->run_node);
533                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
534         }
535
536         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
537 }
538
539 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
540 {
541         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
542
543         if (!left)
544                 return NULL;
545
546         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
547 }
548
549 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
550 {
551         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
552
553         if (!next)
554                 return NULL;
555
556         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
557 }
558
559 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
560 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
561 {
562         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
563
564         if (!last)
565                 return NULL;
566
567         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
568 }
569
570 /**************************************************************
571  * Scheduling class statistics methods:
572  */
573
574 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
575                 void __user *buffer, size_t *lenp,
576                 loff_t *ppos)
577 {
578         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
579         int factor = get_update_sysctl_factor();
580
581         if (ret || !write)
582                 return ret;
583
584         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
585                                         sysctl_sched_min_granularity);
586
587 #define WRT_SYSCTL(name) \
588         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
589         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
590         WRT_SYSCTL(sched_latency);
591         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
592 #undef WRT_SYSCTL
593
594         return 0;
595 }
596 #endif
597
598 /*
599  * delta /= w
600  */
601 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
602 {
603         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
604                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
605
606         return delta;
607 }
608
609 /*
610  * The idea is to set a period in which each task runs once.
611  *
612  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
613  * this period because otherwise the slices get too small.
614  *
615  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
616  */
617 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
618 {
619         u64 period = sysctl_sched_latency;
620         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
621
622         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
623                 period = sysctl_sched_min_granularity;
624                 period *= nr_running;
625         }
626
627         return period;
628 }
629
630 /*
631  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
632  * proportional to the weight.
633  *
634  * s = p*P[w/rw]
635  */
636 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
637 {
638         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
639
640         for_each_sched_entity(se) {
641                 struct load_weight *load;
642                 struct load_weight lw;
643
644                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
645                 load = &cfs_rq->load;
646
647                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
648                         lw = cfs_rq->load;
649
650                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
651                         load = &lw;
652                 }
653                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
654         }
655         return slice;
656 }
657
658 /*
659  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
660  *
661  * vs = s/w
662  */
663 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
664 {
665         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
666 }
667
668 #ifdef CONFIG_SMP
669 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
670 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
671
672 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
673 static inline void __update_task_entity_utilization(struct sched_entity *se);
674
675 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
676 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
677 {
678         u32 slice;
679
680         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
681         p->se.avg.runnable_avg_sum = p->se.avg.running_avg_sum = slice;
682         p->se.avg.avg_period = slice;
683         __update_task_entity_contrib(&p->se);
684         __update_task_entity_utilization(&p->se);
685 }
686 #else
687 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
688 {
689 }
690 #endif
691
692 /*
693  * Update the current task's runtime statistics.
694  */
695 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
696 {
697         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
698         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
699         u64 delta_exec;
700
701         if (unlikely(!curr))
702                 return;
703
704         delta_exec = now - curr->exec_start;
705         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
706                 return;
707
708         curr->exec_start = now;
709
710         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
711                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
712
713         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
714         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
715
716         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
717         update_min_vruntime(cfs_rq);
718
719         if (entity_is_task(curr)) {
720                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
721
722                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
723                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
724                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
725         }
726
727         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
728 }
729
730 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
731 {
732         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
733 }
734
735 static inline void
736 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
737 {
738         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
739 }
740
741 /*
742  * Task is being enqueued - update stats:
743  */
744 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
745 {
746         /*
747          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
748          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
749          */
750         if (se != cfs_rq->curr)
751                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
752 }
753
754 static void
755 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
756 {
757         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
758                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
759         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
760         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
761                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
762 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
763         if (entity_is_task(se)) {
764                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
765                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
766         }
767 #endif
768         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
769 }
770
771 static inline void
772 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
773 {
774         /*
775          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
776          * waiting task:
777          */
778         if (se != cfs_rq->curr)
779                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
780 }
781
782 /*
783  * We are picking a new current task - update its stats:
784  */
785 static inline void
786 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
787 {
788         /*
789          * We are starting a new run period:
790          */
791         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
792 }
793
794 /**************************************************
795  * Scheduling class queueing methods:
796  */
797
798 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
799 /*
800  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
801  * calculated based on the tasks virtual memory size and
802  * numa_balancing_scan_size.
803  */
804 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
805 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
806
807 /* Portion of address space to scan in MB */
808 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
809
810 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
811 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
812
813 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
814 {
815         unsigned long rss = 0;
816         unsigned long nr_scan_pages;
817
818         /*
819          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
820          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
821          * on resident pages
822          */
823         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
824         rss = get_mm_rss(p->mm);
825         if (!rss)
826                 rss = nr_scan_pages;
827
828         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
829         return rss / nr_scan_pages;
830 }
831
832 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
833 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
834
835 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
836 {
837         unsigned int scan_size = ACCESS_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
838         unsigned int scan, floor;
839         unsigned int windows = 1;
840
841         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
842                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
843         floor = 1000 / windows;
844
845         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
846         return max_t(unsigned int, floor, scan);
847 }
848
849 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
850 {
851         unsigned int smin = task_scan_min(p);
852         unsigned int smax;
853
854         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
855         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
856         return max(smin, smax);
857 }
858
859 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
860 {
861         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
862         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
863 }
864
865 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
866 {
867         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
868         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
869 }
870
871 struct numa_group {
872         atomic_t refcount;
873
874         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
875         int nr_tasks;
876         pid_t gid;
877
878         struct rcu_head rcu;
879         nodemask_t active_nodes;
880         unsigned long total_faults;
881         /*
882          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
883          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
884          * more by CPU use than by memory faults.
885          */
886         unsigned long *faults_cpu;
887         unsigned long faults[0];
888 };
889
890 /* Shared or private faults. */
891 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
892
893 /* Memory and CPU locality */
894 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
895
896 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
897 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
898
899 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
900 {
901         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
902 }
903
904 /*
905  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
906  * occupy the first half of the array. The second half of the
907  * array is for current counters, which are averaged into the
908  * first set by task_numa_placement.
909  */
910 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
911 {
912         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
913 }
914
915 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
916 {
917         if (!p->numa_faults)
918                 return 0;
919
920         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
921                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
922 }
923
924 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
925 {
926         if (!p->numa_group)
927                 return 0;
928
929         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
930                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
931 }
932
933 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
934 {
935         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
936                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
937 }
938
939 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
940 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
941                                         int maxdist, bool task)
942 {
943         unsigned long score = 0;
944         int node;
945
946         /*
947          * All nodes are directly connected, and the same distance
948          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
949          */
950         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
951                 return 0;
952
953         /*
954          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
955          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
956          */
957         for_each_online_node(node) {
958                 unsigned long faults;
959                 int dist = node_distance(nid, node);
960
961                 /*
962                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
963                  * for placement; nid was already counted.
964                  */
965                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
966                         continue;
967
968                 /*
969                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
970                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
971                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
972                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
973                  * of each group. Skip other nodes.
974                  */
975                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
976                                         dist > maxdist)
977                         continue;
978
979                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
980                 if (task)
981                         faults = task_faults(p, node);
982                 else
983                         faults = group_faults(p, node);
984
985                 /*
986                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
987                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
988                  * directly connected bounce traffic through intermediate
989                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
990                  * The further away a node is, the less the faults count.
991                  * This seems to result in good task placement.
992                  */
993                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
994                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
995                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
996                 }
997
998                 score += faults;
999         }
1000
1001         return score;
1002 }
1003
1004 /*
1005  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1006  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1007  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1008  * evenly spread out between numa nodes.
1009  */
1010 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1011                                         int dist)
1012 {
1013         unsigned long faults, total_faults;
1014
1015         if (!p->numa_faults)
1016                 return 0;
1017
1018         total_faults = p->total_numa_faults;
1019
1020         if (!total_faults)
1021                 return 0;
1022
1023         faults = task_faults(p, nid);
1024         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1025
1026         return 1000 * faults / total_faults;
1027 }
1028
1029 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1030                                          int dist)
1031 {
1032         unsigned long faults, total_faults;
1033
1034         if (!p->numa_group)
1035                 return 0;
1036
1037         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1038
1039         if (!total_faults)
1040                 return 0;
1041
1042         faults = group_faults(p, nid);
1043         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1044
1045         return 1000 * faults / total_faults;
1046 }
1047
1048 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1049                                 int src_nid, int dst_cpu)
1050 {
1051         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1052         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1053         int last_cpupid, this_cpupid;
1054
1055         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1056
1057         /*
1058          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1059          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1060          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1061          *
1062          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1063          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1064          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1065          *
1066          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1067          * same result twice in a row, given these samples are fully
1068          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1069          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1070          *
1071          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1072          * act on an unlikely task<->page relation.
1073          */
1074         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1075         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1076                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1077                 return false;
1078
1079         /* Always allow migrate on private faults */
1080         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1081                 return true;
1082
1083         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1084         if (!ng)
1085                 return true;
1086
1087         /*
1088          * Do not migrate if the destination is not a node that
1089          * is actively used by this numa group.
1090          */
1091         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1092                 return false;
1093
1094         /*
1095          * Source is a node that is not actively used by this
1096          * numa group, while the destination is. Migrate.
1097          */
1098         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1099                 return true;
1100
1101         /*
1102          * Both source and destination are nodes in active
1103          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1104          * by migrating from more heavily used groups, to less
1105          * heavily used ones, spreading the load around.
1106          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1107          */
1108         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1109 }
1110
1111 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1112 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1113 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1114 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1115 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1116
1117 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1118 struct numa_stats {
1119         unsigned long nr_running;
1120         unsigned long load;
1121
1122         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1123         unsigned long compute_capacity;
1124
1125         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1126         unsigned long task_capacity;
1127         int has_free_capacity;
1128 };
1129
1130 /*
1131  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1132  */
1133 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1134 {
1135         int smt, cpu, cpus = 0;
1136         unsigned long capacity;
1137
1138         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1139         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1140                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1141
1142                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1143                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1144                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1145
1146                 cpus++;
1147         }
1148
1149         /*
1150          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1151          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1152          * not find this node attractive.
1153          *
1154          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1155          * imbalance and bail there.
1156          */
1157         if (!cpus)
1158                 return;
1159
1160         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1161         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1162         capacity = cpus / smt; /* cores */
1163
1164         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1165                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1166         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1167 }
1168
1169 struct task_numa_env {
1170         struct task_struct *p;
1171
1172         int src_cpu, src_nid;
1173         int dst_cpu, dst_nid;
1174
1175         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1176
1177         int imbalance_pct;
1178         int dist;
1179
1180         struct task_struct *best_task;
1181         long best_imp;
1182         int best_cpu;
1183 };
1184
1185 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1186                              struct task_struct *p, long imp)
1187 {
1188         if (env->best_task)
1189                 put_task_struct(env->best_task);
1190         if (p)
1191                 get_task_struct(p);
1192
1193         env->best_task = p;
1194         env->best_imp = imp;
1195         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1196 }
1197
1198 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1199                                 struct task_numa_env *env)
1200 {
1201         long src_capacity, dst_capacity;
1202         long orig_src_load;
1203         long load_a, load_b;
1204         long moved_load;
1205         long imb;
1206
1207         /*
1208          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1209          *
1210          * src_load        dst_load
1211          * ------------ vs ---------
1212          * src_capacity    dst_capacity
1213          */
1214         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1215         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1216
1217         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1218         load_a = dst_load;
1219         load_b = src_load;
1220         if (load_a < load_b)
1221                 swap(load_a, load_b);
1222
1223         /* Is the difference below the threshold? */
1224         imb = load_a * src_capacity * 100 -
1225                 load_b * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1226         if (imb <= 0)
1227                 return false;
1228
1229         /*
1230          * The imbalance is above the allowed threshold.
1231          * Allow a move that brings us closer to a balanced situation,
1232          * without moving things past the point of balance.
1233          */
1234         orig_src_load = env->src_stats.load;
1235
1236         /*
1237          * In a task swap, there will be one load moving from src to dst,
1238          * and another moving back. This is the net sum of both moves.
1239          * A simple task move will always have a positive value.
1240          * Allow the move if it brings the system closer to a balanced
1241          * situation, without crossing over the balance point.
1242          */
1243         moved_load = orig_src_load - src_load;
1244
1245         if (moved_load > 0)
1246                 /* Moving src -> dst. Did we overshoot balance? */
1247                 return src_load * dst_capacity < dst_load * src_capacity;
1248         else
1249                 /* Moving dst -> src. Did we overshoot balance? */
1250                 return dst_load * src_capacity < src_load * dst_capacity;
1251 }
1252
1253 /*
1254  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1255  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1256  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1257  * be exchanged with the source task
1258  */
1259 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1260                               long taskimp, long groupimp)
1261 {
1262         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1263         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1264         struct task_struct *cur;
1265         long src_load, dst_load;
1266         long load;
1267         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1268         long moveimp = imp;
1269         int dist = env->dist;
1270
1271         rcu_read_lock();
1272
1273         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1274         cur = dst_rq->curr;
1275         /*
1276          * No need to move the exiting task, and this ensures that ->curr
1277          * wasn't reaped and thus get_task_struct() in task_numa_assign()
1278          * is safe under RCU read lock.
1279          * Note that rcu_read_lock() itself can't protect from the final
1280          * put_task_struct() after the last schedule().
1281          */
1282         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1283                 cur = NULL;
1284         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1285
1286         /*
1287          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1288          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1289          */
1290         if (cur == env->p)
1291                 goto unlock;
1292
1293         /*
1294          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1295          * source and destination node. Calculate the total differential for
1296          * the source task and potential destination task. The more negative
1297          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1298          * be incurred if the tasks were swapped.
1299          */
1300         if (cur) {
1301                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1302                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1303                         goto unlock;
1304
1305                 /*
1306                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1307                  * in any group then look only at task weights.
1308                  */
1309                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1310                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1311                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1312                         /*
1313                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1314                          * tasks within a group over tiny differences.
1315                          */
1316                         if (cur->numa_group)
1317                                 imp -= imp/16;
1318                 } else {
1319                         /*
1320                          * Compare the group weights. If a task is all by
1321                          * itself (not part of a group), use the task weight
1322                          * instead.
1323                          */
1324                         if (cur->numa_group)
1325                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1326                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1327                         else
1328                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1329                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1330                 }
1331         }
1332
1333         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1334                 goto unlock;
1335
1336         if (!cur) {
1337                 /* Is there capacity at our destination? */
1338                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1339                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1340                         goto unlock;
1341
1342                 goto balance;
1343         }
1344
1345         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1346         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1347                         dst_rq->nr_running == 1)
1348                 goto assign;
1349
1350         /*
1351          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1352          */
1353 balance:
1354         load = task_h_load(env->p);
1355         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1356         src_load = env->src_stats.load - load;
1357
1358         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1359                 /*
1360                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1361                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1362                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1363                  * so an actually idle CPU will win.
1364                  */
1365                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1366                         imp = moveimp - 1;
1367                         cur = NULL;
1368                         goto assign;
1369                 }
1370         }
1371
1372         if (imp <= env->best_imp)
1373                 goto unlock;
1374
1375         if (cur) {
1376                 load = task_h_load(cur);
1377                 dst_load -= load;
1378                 src_load += load;
1379         }
1380
1381         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1382                 goto unlock;
1383
1384         /*
1385          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1386          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1387          */
1388         if (!cur)
1389                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1390
1391 assign:
1392         task_numa_assign(env, cur, imp);
1393 unlock:
1394         rcu_read_unlock();
1395 }
1396
1397 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1398                                 long taskimp, long groupimp)
1399 {
1400         int cpu;
1401
1402         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1403                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1404                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1405                         continue;
1406
1407                 env->dst_cpu = cpu;
1408                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1409         }
1410 }
1411
1412 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1413 {
1414         struct task_numa_env env = {
1415                 .p = p,
1416
1417                 .src_cpu = task_cpu(p),
1418                 .src_nid = task_node(p),
1419
1420                 .imbalance_pct = 112,
1421
1422                 .best_task = NULL,
1423                 .best_imp = 0,
1424                 .best_cpu = -1
1425         };
1426         struct sched_domain *sd;
1427         unsigned long taskweight, groupweight;
1428         int nid, ret, dist;
1429         long taskimp, groupimp;
1430
1431         /*
1432          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1433          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1434          *
1435          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1436          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1437          * to satisfy here.
1438          */
1439         rcu_read_lock();
1440         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1441         if (sd)
1442                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1443         rcu_read_unlock();
1444
1445         /*
1446          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1447          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1448          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1449          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1450          */
1451         if (unlikely(!sd)) {
1452                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1453                 return -EINVAL;
1454         }
1455
1456         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1457         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1458         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1459         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1460         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1461         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1462         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1463         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1464
1465         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1466         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1467
1468         /*
1469          * Look at other nodes in these cases:
1470          * - there is no space available on the preferred_nid
1471          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1472          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1473          *   we need to check other locations.
1474          */
1475         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1476                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1477                 for_each_online_node(nid) {
1478                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1479                                 continue;
1480
1481                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1482                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1483                                                 dist != env.dist) {
1484                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1485                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1486                         }
1487
1488                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1489                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1490                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1491                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1492                                 continue;
1493
1494                         env.dist = dist;
1495                         env.dst_nid = nid;
1496                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1497                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1498                 }
1499         }
1500
1501         /*
1502          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1503          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1504          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1505          * settle down.
1506          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1507          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1508          */
1509         if (p->numa_group) {
1510                 if (env.best_cpu == -1)
1511                         nid = env.src_nid;
1512                 else
1513                         nid = env.dst_nid;
1514
1515                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1516                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1517         }
1518
1519         /* No better CPU than the current one was found. */
1520         if (env.best_cpu == -1)
1521                 return -EAGAIN;
1522
1523         /*
1524          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1525          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1526          */
1527         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1528
1529         if (env.best_task == NULL) {
1530                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1531                 if (ret != 0)
1532                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1533                 return ret;
1534         }
1535
1536         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1537         if (ret != 0)
1538                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1539         put_task_struct(env.best_task);
1540         return ret;
1541 }
1542
1543 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1544 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1545 {
1546         unsigned long interval = HZ;
1547
1548         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1549         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1550                 return;
1551
1552         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1553         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1554         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1555
1556         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1557         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1558                 return;
1559
1560         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1561         task_numa_migrate(p);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1566  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1567  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1568  * located.
1569  *
1570  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1571  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1572  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1573  * only removed when they drop below 3/16.
1574  */
1575 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1576 {
1577         unsigned long faults, max_faults = 0;
1578         int nid;
1579
1580         for_each_online_node(nid) {
1581                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1582                 if (faults > max_faults)
1583                         max_faults = faults;
1584         }
1585
1586         for_each_online_node(nid) {
1587                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1588                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1589                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1590                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1591                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1592                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1593         }
1594 }
1595
1596 /*
1597  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1598  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1599  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1600  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1601  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1602  */
1603 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1604 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1605
1606 /*
1607  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1608  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1609  * the page accesses are shared with other processes.
1610  * Otherwise, decrease the scan period.
1611  */
1612 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1613                         unsigned long shared, unsigned long private)
1614 {
1615         unsigned int period_slot;
1616         int ratio;
1617         int diff;
1618
1619         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1620         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1621
1622         /*
1623          * If there were no record hinting faults then either the task is
1624          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1625          * to automatic numa balancing. Scan slower
1626          */
1627         if (local + shared == 0) {
1628                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1629                         p->numa_scan_period << 1);
1630
1631                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1632                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1633
1634                 return;
1635         }
1636
1637         /*
1638          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1639          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1640          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1641          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1642          */
1643         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1644         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1645         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1646                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1647                 if (!slot)
1648                         slot = 1;
1649                 diff = slot * period_slot;
1650         } else {
1651                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1652
1653                 /*
1654                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1655                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1656                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1657                  * speaking the intent is that there is little point
1658                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1659                  * simply bounce migrations uselessly
1660                  */
1661                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1662                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1663         }
1664
1665         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1666                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1667         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1672  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1673  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1674  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1675  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1676  */
1677 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1678 {
1679         u64 runtime, delta, now;
1680         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1681         now = p->se.exec_start;
1682         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1683
1684         if (p->last_task_numa_placement) {
1685                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1686                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1687         } else {
1688                 delta = p->se.avg.runnable_avg_sum;
1689                 *period = p->se.avg.avg_period;
1690         }
1691
1692         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1693         p->last_task_numa_placement = now;
1694
1695         return delta;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1700  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1701  * otherwise workloads might not converge.
1702  */
1703 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1704 {
1705         nodemask_t nodes;
1706         int dist;
1707
1708         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1709         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1710                 return nid;
1711
1712         /*
1713          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1714          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1715          * both the node itself, and on nearby nodes.
1716          */
1717         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1718                 unsigned long score, max_score = 0;
1719                 int node, max_node = nid;
1720
1721                 dist = sched_max_numa_distance;
1722
1723                 for_each_online_node(node) {
1724                         score = group_weight(p, node, dist);
1725                         if (score > max_score) {
1726                                 max_score = score;
1727                                 max_node = node;
1728                         }
1729                 }
1730                 return max_node;
1731         }
1732
1733         /*
1734          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1735          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1736          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1737          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1738          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1739          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1740          * keep the complexity of the search down.
1741          */
1742         nodes = node_online_map;
1743         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1744                 unsigned long max_faults = 0;
1745                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1746                 int a, b;
1747
1748                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1749                 if (!find_numa_distance(dist))
1750                         continue;
1751
1752                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1753                         unsigned long faults = 0;
1754                         nodemask_t this_group;
1755                         nodes_clear(this_group);
1756
1757                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1758                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1759                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1760                                         faults += group_faults(p, b);
1761                                         node_set(b, this_group);
1762                                         node_clear(b, nodes);
1763                                 }
1764                         }
1765
1766                         /* Remember the top group. */
1767                         if (faults > max_faults) {
1768                                 max_faults = faults;
1769                                 max_group = this_group;
1770                                 /*
1771                                  * subtle: at the smallest distance there is
1772                                  * just one node left in each "group", the
1773                                  * winner is the preferred nid.
1774                                  */
1775                                 nid = a;
1776                         }
1777                 }
1778                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1779                 if (!max_faults)
1780                         break;
1781                 nodes = max_group;
1782         }
1783         return nid;
1784 }
1785
1786 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1787 {
1788         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1789         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1790         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1791         unsigned long total_faults;
1792         u64 runtime, period;
1793         spinlock_t *group_lock = NULL;
1794
1795         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1796         if (p->numa_scan_seq == seq)
1797                 return;
1798         p->numa_scan_seq = seq;
1799         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1800
1801         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1802                        p->numa_faults_locality[1];
1803         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1804
1805         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1806         if (p->numa_group) {
1807                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1808                 spin_lock_irq(group_lock);
1809         }
1810
1811         /* Find the node with the highest number of faults */
1812         for_each_online_node(nid) {
1813                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1814                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1815                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1816                 int priv;
1817
1818                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1819                         long diff, f_diff, f_weight;
1820
1821                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1822                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1823                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1824                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1825
1826                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1827                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1828                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1829                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1830
1831                         /*
1832                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1833                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1834                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1835                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1836                          * faults are less important.
1837                          */
1838                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1839                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1840                                    (total_faults + 1);
1841                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1842                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1843
1844                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1845                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1846                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1847                         p->total_numa_faults += diff;
1848                         if (p->numa_group) {
1849                                 /*
1850                                  * safe because we can only change our own group
1851                                  *
1852                                  * mem_idx represents the offset for a given
1853                                  * nid and priv in a specific region because it
1854                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1855                                  */
1856                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1857                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1858                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1859                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1860                         }
1861                 }
1862
1863                 if (faults > max_faults) {
1864                         max_faults = faults;
1865                         max_nid = nid;
1866                 }
1867
1868                 if (group_faults > max_group_faults) {
1869                         max_group_faults = group_faults;
1870                         max_group_nid = nid;
1871                 }
1872         }
1873
1874         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1875
1876         if (p->numa_group) {
1877                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1878                 spin_unlock_irq(group_lock);
1879                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1880         }
1881
1882         if (max_faults) {
1883                 /* Set the new preferred node */
1884                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1885                         sched_setnuma(p, max_nid);
1886
1887                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1888                         numa_migrate_preferred(p);
1889         }
1890 }
1891
1892 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1893 {
1894         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1895 }
1896
1897 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1898 {
1899         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1900                 kfree_rcu(grp, rcu);
1901 }
1902
1903 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1904                         int *priv)
1905 {
1906         struct numa_group *grp, *my_grp;
1907         struct task_struct *tsk;
1908         bool join = false;
1909         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1910         int i;
1911
1912         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1913                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1914                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1915
1916                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1917                 if (!grp)
1918                         return;
1919
1920                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1921                 spin_lock_init(&grp->lock);
1922                 grp->gid = p->pid;
1923                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1924                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1925                                                 nr_node_ids;
1926
1927                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1928
1929                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1930                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1931
1932                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1933
1934                 grp->nr_tasks++;
1935                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1936         }
1937
1938         rcu_read_lock();
1939         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1940
1941         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1942                 goto no_join;
1943
1944         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1945         if (!grp)
1946                 goto no_join;
1947
1948         my_grp = p->numa_group;
1949         if (grp == my_grp)
1950                 goto no_join;
1951
1952         /*
1953          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1954          * the other task will join us.
1955          */
1956         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1957                 goto no_join;
1958
1959         /*
1960          * Tie-break on the grp address.
1961          */
1962         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1963                 goto no_join;
1964
1965         /* Always join threads in the same process. */
1966         if (tsk->mm == current->mm)
1967                 join = true;
1968
1969         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1970         if (flags & TNF_SHARED)
1971                 join = true;
1972
1973         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1974         *priv = !join;
1975
1976         if (join && !get_numa_group(grp))
1977                 goto no_join;
1978
1979         rcu_read_unlock();
1980
1981         if (!join)
1982                 return;
1983
1984         BUG_ON(irqs_disabled());
1985         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
1986
1987         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
1988                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1989                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
1990         }
1991         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1992         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1993
1994         my_grp->nr_tasks--;
1995         grp->nr_tasks++;
1996
1997         spin_unlock(&my_grp->lock);
1998         spin_unlock_irq(&grp->lock);
1999
2000         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2001
2002         put_numa_group(my_grp);
2003         return;
2004
2005 no_join:
2006         rcu_read_unlock();
2007         return;
2008 }
2009
2010 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2011 {
2012         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2013         void *numa_faults = p->numa_faults;
2014         unsigned long flags;
2015         int i;
2016
2017         if (grp) {
2018                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2019                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2020                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2021                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2022
2023                 grp->nr_tasks--;
2024                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2025                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2026                 put_numa_group(grp);
2027         }
2028
2029         p->numa_faults = NULL;
2030         kfree(numa_faults);
2031 }
2032
2033 /*
2034  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2035  */
2036 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2037 {
2038         struct task_struct *p = current;
2039         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2040         int cpu_node = task_node(current);
2041         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2042         int priv;
2043
2044         if (!numabalancing_enabled)
2045                 return;
2046
2047         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2048         if (!p->mm)
2049                 return;
2050
2051         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2052         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2053                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2054                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2055
2056                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2057                 if (!p->numa_faults)
2058                         return;
2059
2060                 p->total_numa_faults = 0;
2061                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2062         }
2063
2064         /*
2065          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2066          * to be private if the accessing pid has not changed
2067          */
2068         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2069                 priv = 1;
2070         } else {
2071                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2072                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2073                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2074         }
2075
2076         /*
2077          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2078          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2079          * actively using should be counted as local. This allows the
2080          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2081          */
2082         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2083                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2084                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2085                 local = 1;
2086
2087         task_numa_placement(p);
2088
2089         /*
2090          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2091          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2092          */
2093         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2094                 numa_migrate_preferred(p);
2095
2096         if (migrated)
2097                 p->numa_pages_migrated += pages;
2098
2099         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2100         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2101         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2102 }
2103
2104 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2105 {
2106         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
2107         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2108 }
2109
2110 /*
2111  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2112  * Triggered from task_tick_numa().
2113  */
2114 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2115 {
2116         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2117         struct task_struct *p = current;
2118         struct mm_struct *mm = p->mm;
2119         struct vm_area_struct *vma;
2120         unsigned long start, end;
2121         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2122         long pages;
2123
2124         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2125
2126         work->next = work; /* protect against double add */
2127         /*
2128          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2129          *
2130          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2131          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2132          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2133          * work.
2134          */
2135         if (p->flags & PF_EXITING)
2136                 return;
2137
2138         if (!mm->numa_next_scan) {
2139                 mm->numa_next_scan = now +
2140                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2141         }
2142
2143         /*
2144          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2145          */
2146         migrate = mm->numa_next_scan;
2147         if (time_before(now, migrate))
2148                 return;
2149
2150         if (p->numa_scan_period == 0) {
2151                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2152                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2153         }
2154
2155         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2156         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2157                 return;
2158
2159         /*
2160          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2161          * the next time around.
2162          */
2163         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2164
2165         start = mm->numa_scan_offset;
2166         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2167         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2168         if (!pages)
2169                 return;
2170
2171         down_read(&mm->mmap_sem);
2172         vma = find_vma(mm, start);
2173         if (!vma) {
2174                 reset_ptenuma_scan(p);
2175                 start = 0;
2176                 vma = mm->mmap;
2177         }
2178         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2179                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma))
2180                         continue;
2181
2182                 /*
2183                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2184                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2185                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2186                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2187                  */
2188                 if (!vma->vm_mm ||
2189                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2190                         continue;
2191
2192                 /*
2193                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2194                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2195                  */
2196                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2197                         continue;
2198
2199                 do {
2200                         start = max(start, vma->vm_start);
2201                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2202                         end = min(end, vma->vm_end);
2203                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
2204
2205                         /*
2206                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
2207                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
2208                          * address space is quickly skipped.
2209                          */
2210                         if (nr_pte_updates)
2211                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2212
2213                         start = end;
2214                         if (pages <= 0)
2215                                 goto out;
2216
2217                         cond_resched();
2218                 } while (end != vma->vm_end);
2219         }
2220
2221 out:
2222         /*
2223          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2224          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2225          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2226          * scanner to the start so check it now.
2227          */
2228         if (vma)
2229                 mm->numa_scan_offset = start;
2230         else
2231                 reset_ptenuma_scan(p);
2232         up_read(&mm->mmap_sem);
2233 }
2234
2235 /*
2236  * Drive the periodic memory faults..
2237  */
2238 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2239 {
2240         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2241         u64 period, now;
2242
2243         /*
2244          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2245          */
2246         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2247                 return;
2248
2249         /*
2250          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2251          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2252          * task needs to have done some actual work before we bother with
2253          * NUMA placement.
2254          */
2255         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2256         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2257
2258         if (now - curr->node_stamp > period) {
2259                 if (!curr->node_stamp)
2260                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2261                 curr->node_stamp += period;
2262
2263                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2264                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2265                         task_work_add(curr, work, true);
2266                 }
2267         }
2268 }
2269 #else
2270 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2271 {
2272 }
2273
2274 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2275 {
2276 }
2277
2278 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2279 {
2280 }
2281 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2282
2283 static void
2284 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2285 {
2286         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2287         if (!parent_entity(se))
2288                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2289 #ifdef CONFIG_SMP
2290         if (entity_is_task(se)) {
2291                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2292
2293                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2294                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2295         }
2296 #endif
2297         cfs_rq->nr_running++;
2298 }
2299
2300 static void
2301 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2302 {
2303         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2304         if (!parent_entity(se))
2305                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2306         if (entity_is_task(se)) {
2307                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2308                 list_del_init(&se->group_node);
2309         }
2310         cfs_rq->nr_running--;
2311 }
2312
2313 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2314 # ifdef CONFIG_SMP
2315 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2316 {
2317         long tg_weight;
2318
2319         /*
2320          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
2321          * to gain a more accurate current total weight. See
2322          * update_cfs_rq_load_contribution().
2323          */
2324         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2325         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2326         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2327
2328         return tg_weight;
2329 }
2330
2331 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2332 {
2333         long tg_weight, load, shares;
2334
2335         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2336         load = cfs_rq->load.weight;
2337
2338         shares = (tg->shares * load);
2339         if (tg_weight)
2340                 shares /= tg_weight;
2341
2342         if (shares < MIN_SHARES)
2343                 shares = MIN_SHARES;
2344         if (shares > tg->shares)
2345                 shares = tg->shares;
2346
2347         return shares;
2348 }
2349 # else /* CONFIG_SMP */
2350 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2351 {
2352         return tg->shares;
2353 }
2354 # endif /* CONFIG_SMP */
2355 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2356                             unsigned long weight)
2357 {
2358         if (se->on_rq) {
2359                 /* commit outstanding execution time */
2360                 if (cfs_rq->curr == se)
2361                         update_curr(cfs_rq);
2362                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2363         }
2364
2365         update_load_set(&se->load, weight);
2366
2367         if (se->on_rq)
2368                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2369 }
2370
2371 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2372
2373 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2374 {
2375         struct task_group *tg;
2376         struct sched_entity *se;
2377         long shares;
2378
2379         tg = cfs_rq->tg;
2380         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2381         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2382                 return;
2383 #ifndef CONFIG_SMP
2384         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2385                 return;
2386 #endif
2387         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2388
2389         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2390 }
2391 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2392 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2393 {
2394 }
2395 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2396
2397 #ifdef CONFIG_SMP
2398 /*
2399  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
2400  * Note: The tables below are dependent on this value.
2401  */
2402 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
2403 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
2404 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
2405
2406 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2407 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2408         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2409         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2410         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2411         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2412         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2413         0x85aac367, 0x82cd8698,
2414 };
2415
2416 /*
2417  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2418  * over-estimates when re-combining.
2419  */
2420 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2421             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2422          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2423         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2424 };
2425
2426 /*
2427  * Approximate:
2428  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2429  */
2430 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2431 {
2432         unsigned int local_n;
2433
2434         if (!n)
2435                 return val;
2436         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2437                 return 0;
2438
2439         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2440         local_n = n;
2441
2442         /*
2443          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2444          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2445          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2446          *
2447          * To achieve constant time decay_load.
2448          */
2449         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2450                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2451                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2452         }
2453
2454         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
2455         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
2456         return val >> 32;
2457 }
2458
2459 /*
2460  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2461  * average will be: \Sum 1024*y^n
2462  *
2463  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2464  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2465  */
2466 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2467 {
2468         u32 contrib = 0;
2469
2470         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2471                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2472         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2473                 return LOAD_AVG_MAX;
2474
2475         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2476         do {
2477                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2478                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2479
2480                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2481         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2482
2483         contrib = decay_load(contrib, n);
2484         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2485 }
2486
2487 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu);
2488
2489 /*
2490  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2491  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2492  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2493  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2494  *
2495  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2496  *      p0            p1           p2
2497  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2498  *
2499  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2500  *
2501  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2502  * following representation of historical load:
2503  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2504  *
2505  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2506  *   y^32 = 0.5
2507  *
2508  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2509  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2510  * (u_0).
2511  *
2512  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2513  * sum again by y is sufficient to update:
2514  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2515  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2516  */
2517 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now, int cpu,
2518                                                         struct sched_avg *sa,
2519                                                         int runnable,
2520                                                         int running)
2521 {
2522         u64 delta, periods;
2523         u32 runnable_contrib;
2524         int delta_w, decayed = 0;
2525         unsigned long scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2526
2527         delta = now - sa->last_runnable_update;
2528         /*
2529          * This should only happen when time goes backwards, which it
2530          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2531          */
2532         if ((s64)delta < 0) {
2533                 sa->last_runnable_update = now;
2534                 return 0;
2535         }
2536
2537         /*
2538          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2539          * approximation of 1us and fast to compute.
2540          */
2541         delta >>= 10;
2542         if (!delta)
2543                 return 0;
2544         sa->last_runnable_update = now;
2545
2546         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2547         delta_w = sa->avg_period % 1024;
2548         if (delta + delta_w >= 1024) {
2549                 /* period roll-over */
2550                 decayed = 1;
2551
2552                 /*
2553                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2554                  * out how much from delta we need to complete the current
2555                  * period and accrue it.
2556                  */
2557                 delta_w = 1024 - delta_w;
2558                 if (runnable)
2559                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2560                 if (running)
2561                         sa->running_avg_sum += delta_w * scale_freq
2562                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2563                 sa->avg_period += delta_w;
2564
2565                 delta -= delta_w;
2566
2567                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2568                 periods = delta / 1024;
2569                 delta %= 1024;
2570
2571                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2572                                                   periods + 1);
2573                 sa->running_avg_sum = decay_load(sa->running_avg_sum,
2574                                                   periods + 1);
2575                 sa->avg_period = decay_load(sa->avg_period,
2576                                                      periods + 1);
2577
2578                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2579                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2580                 if (runnable)
2581                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2582                 if (running)
2583                         sa->running_avg_sum += runnable_contrib * scale_freq
2584                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2585                 sa->avg_period += runnable_contrib;
2586         }
2587
2588         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2589         if (runnable)
2590                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2591         if (running)
2592                 sa->running_avg_sum += delta * scale_freq
2593                         >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
2594         sa->avg_period += delta;
2595
2596         return decayed;
2597 }
2598
2599 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2600 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2601 {
2602         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2603         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2604
2605         decays -= se->avg.decay_count;
2606         se->avg.decay_count = 0;
2607         if (!decays)
2608                 return 0;
2609
2610         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2611         se->avg.utilization_avg_contrib =
2612                 decay_load(se->avg.utilization_avg_contrib, decays);
2613
2614         return decays;
2615 }
2616
2617 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2618 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2619                                                  int force_update)
2620 {
2621         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2622         long tg_contrib;
2623
2624         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2625         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2626
2627         if (!tg_contrib)
2628                 return;
2629
2630         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2631                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2632                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2633         }
2634 }
2635
2636 /*
2637  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2638  * representation for computing load contributions.
2639  */
2640 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2641                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2642 {
2643         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2644         long contrib;
2645
2646         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2647         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2648                           sa->avg_period + 1);
2649         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2650
2651         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2652                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2653                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2654         }
2655 }
2656
2657 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2658 {
2659         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2660         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2661         int runnable_avg;
2662
2663         u64 contrib;
2664
2665         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2666         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2667                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2668
2669         /*
2670          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2671          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2672          * load as a task of equal weight.
2673          *
2674          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2675          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2676          * lower-bound on the true value.
2677          *
2678          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2679          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2680          * understating by the aggregate of their overlap.
2681          *
2682          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2683          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2684          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2685          *
2686          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2687          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2688          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2689          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2690          * our upper bound of 1-cpu.
2691          */
2692         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2693         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2694                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2695                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2696         }
2697 }
2698
2699 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2700 {
2701         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), cpu_of(rq), &rq->avg,
2702                         runnable, runnable);
2703         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2704 }
2705 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2706 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2707                                                  int force_update) {}
2708 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2709                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2710 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2711 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2712 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2713
2714 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2715 {
2716         u32 contrib;
2717
2718         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2719         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2720         contrib /= (se->avg.avg_period + 1);
2721         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2722 }
2723
2724 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2725 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2726 {
2727         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2728
2729         if (entity_is_task(se)) {
2730                 __update_task_entity_contrib(se);
2731         } else {
2732                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2733                 __update_group_entity_contrib(se);
2734         }
2735
2736         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2737 }
2738
2739
2740 static inline void __update_task_entity_utilization(struct sched_entity *se)
2741 {
2742         u32 contrib;
2743
2744         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2745         contrib = se->avg.running_avg_sum * scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
2746         contrib /= (se->avg.avg_period + 1);
2747         se->avg.utilization_avg_contrib = scale_load(contrib);
2748 }
2749
2750 static long __update_entity_utilization_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2751 {
2752         long old_contrib = se->avg.utilization_avg_contrib;
2753
2754         if (entity_is_task(se))
2755                 __update_task_entity_utilization(se);
2756         else
2757                 se->avg.utilization_avg_contrib =
2758                                         group_cfs_rq(se)->utilization_load_avg;
2759
2760         return se->avg.utilization_avg_contrib - old_contrib;
2761 }
2762
2763 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2764                                                  long load_contrib)
2765 {
2766         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2767                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2768         else
2769                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2770 }
2771
2772 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2773
2774 /* Update a sched_entity's runnable average */
2775 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2776                                           int update_cfs_rq)
2777 {
2778         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2779         long contrib_delta, utilization_delta;
2780         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2781         u64 now;
2782
2783         /*
2784          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2785          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2786          */
2787         if (entity_is_task(se))
2788                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2789         else
2790                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2791
2792         if (!__update_entity_runnable_avg(now, cpu, &se->avg, se->on_rq,
2793                                         cfs_rq->curr == se))
2794                 return;
2795
2796         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2797         utilization_delta = __update_entity_utilization_avg_contrib(se);
2798
2799         if (!update_cfs_rq)
2800                 return;
2801
2802         if (se->on_rq) {
2803                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2804                 cfs_rq->utilization_load_avg += utilization_delta;
2805         } else {
2806                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2807         }
2808 }
2809
2810 /*
2811  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2812  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2813  */
2814 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2815 {
2816         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2817         u64 decays;
2818
2819         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2820         if (!decays && !force_update)
2821                 return;
2822
2823         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2824                 unsigned long removed_load;
2825                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2826                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2827         }
2828
2829         if (decays) {
2830                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2831                                                       decays);
2832                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2833                 cfs_rq->last_decay = now;
2834         }
2835
2836         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2837 }
2838
2839 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2840 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2841                                                   struct sched_entity *se,
2842                                                   int wakeup)
2843 {
2844         /*
2845          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2846          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2847          * accumulated while sleeping.
2848          *
2849          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2850          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2851          * constructed load_avg_contrib.
2852          */
2853         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2854                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2855                 if (se->avg.decay_count) {
2856                         /*
2857                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2858                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2859                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2860                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2861                          * approximate this using our carried decays, which are
2862                          * explicitly atomically readable.
2863                          */
2864                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2865                                                         << 20;
2866                         update_entity_load_avg(se, 0);
2867                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2868                         se->avg.decay_count = 0;
2869                 }
2870                 wakeup = 0;
2871         } else {
2872                 __synchronize_entity_decay(se);
2873         }
2874
2875         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2876         if (wakeup) {
2877                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2878                 update_entity_load_avg(se, 0);
2879         }
2880
2881         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2882         cfs_rq->utilization_load_avg += se->avg.utilization_avg_contrib;
2883         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2884         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2885 }
2886
2887 /*
2888  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2889  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2890  * blocked_load_avg.
2891  */
2892 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2893                                                   struct sched_entity *se,
2894                                                   int sleep)
2895 {
2896         update_entity_load_avg(se, 1);
2897         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2898         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2899
2900         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2901         cfs_rq->utilization_load_avg -= se->avg.utilization_avg_contrib;
2902         if (sleep) {
2903                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2904                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2905         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2906 }
2907
2908 /*
2909  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2910  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2911  * be the only way to update the runnable statistic.
2912  */
2913 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2914 {
2915         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2916 }
2917
2918 /*
2919  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2920  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2921  * be the only way to update the runnable statistic.
2922  */
2923 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2924 {
2925         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2926 }
2927
2928 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2929
2930 #else /* CONFIG_SMP */
2931
2932 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2933                                           int update_cfs_rq) {}
2934 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2935 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2936                                            struct sched_entity *se,
2937                                            int wakeup) {}
2938 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2939                                            struct sched_entity *se,
2940                                            int sleep) {}
2941 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2942                                               int force_update) {}
2943
2944 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2945 {
2946         return 0;
2947 }
2948
2949 #endif /* CONFIG_SMP */
2950
2951 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2952 {
2953 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2954         struct task_struct *tsk = NULL;
2955
2956         if (entity_is_task(se))
2957                 tsk = task_of(se);
2958
2959         if (se->statistics.sleep_start) {
2960                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2961
2962                 if ((s64)delta < 0)
2963                         delta = 0;
2964
2965                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2966                         se->statistics.sleep_max = delta;
2967
2968                 se->statistics.sleep_start = 0;
2969                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2970
2971                 if (tsk) {
2972                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2973                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2974                 }
2975         }
2976         if (se->statistics.block_start) {
2977                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2978
2979                 if ((s64)delta < 0)
2980                         delta = 0;
2981
2982                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2983                         se->statistics.block_max = delta;
2984
2985                 se->statistics.block_start = 0;
2986                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2987
2988                 if (tsk) {
2989                         if (tsk->in_iowait) {
2990                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2991                                 se->statistics.iowait_count++;
2992                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2993                         }
2994
2995                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2996
2997                         /*
2998                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2999                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3000                          * amount of time that the task spent sleeping:
3001                          */
3002                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3003                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3004                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3005                                                 delta >> 20);
3006                         }
3007                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3008                 }
3009         }
3010 #endif
3011 }
3012
3013 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3014 {
3015 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3016         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3017
3018         if (d < 0)
3019                 d = -d;
3020
3021         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3022                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3023 #endif
3024 }
3025
3026 static void
3027 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3028 {
3029         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3030
3031         /*
3032          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3033          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3034          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3035          * stays open at the end.
3036          */
3037         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3038                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3039
3040         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3041         if (!initial) {
3042                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3043
3044                 /*
3045                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3046                  * for a gentler effect of sleepers:
3047                  */
3048                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3049                         thresh >>= 1;
3050
3051                 vruntime -= thresh;
3052         }
3053
3054         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3055         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3056 }
3057
3058 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3059
3060 static void
3061 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3062 {
3063         /*
3064          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3065          * through calling update_curr().
3066          */
3067         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3068                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3069
3070         /*
3071          * Update run-time statistics of the 'current'.
3072          */
3073         update_curr(cfs_rq);
3074         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
3075         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3076         update_cfs_shares(cfs_rq);
3077
3078         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3079                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3080                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3081         }
3082
3083         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3084         check_spread(cfs_rq, se);
3085         if (se != cfs_rq->curr)
3086                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3087         se->on_rq = 1;
3088
3089         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3090                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3091                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3092         }
3093 }
3094
3095 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3096 {
3097         for_each_sched_entity(se) {
3098                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3099                 if (cfs_rq->last != se)
3100                         break;
3101
3102                 cfs_rq->last = NULL;
3103         }
3104 }
3105
3106 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3107 {
3108         for_each_sched_entity(se) {
3109                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3110                 if (cfs_rq->next != se)
3111                         break;
3112
3113                 cfs_rq->next = NULL;
3114         }
3115 }
3116
3117 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3118 {
3119         for_each_sched_entity(se) {
3120                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3121                 if (cfs_rq->skip != se)
3122                         break;
3123
3124                 cfs_rq->skip = NULL;
3125         }
3126 }
3127
3128 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3129 {
3130         if (cfs_rq->last == se)
3131                 __clear_buddies_last(se);
3132
3133         if (cfs_rq->next == se)
3134                 __clear_buddies_next(se);
3135
3136         if (cfs_rq->skip == se)
3137                 __clear_buddies_skip(se);
3138 }
3139
3140 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3141
3142 static void
3143 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3144 {
3145         /*
3146          * Update run-time statistics of the 'current'.
3147          */
3148         update_curr(cfs_rq);
3149         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
3150
3151         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3152         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3153 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3154                 if (entity_is_task(se)) {
3155                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3156
3157                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3158                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3159                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3160                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3161                 }
3162 #endif
3163         }
3164
3165         clear_buddies(cfs_rq, se);
3166
3167         if (se != cfs_rq->curr)
3168                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3169         se->on_rq = 0;
3170         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3171
3172         /*
3173          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3174          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3175          * movement in our normalized position.
3176          */
3177         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3178                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3179
3180         /* return excess runtime on last dequeue */
3181         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3182
3183         update_min_vruntime(cfs_rq);
3184         update_cfs_shares(cfs_rq);
3185 }
3186
3187 /*
3188  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3189  */
3190 static void
3191 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3192 {
3193         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3194         struct sched_entity *se;
3195         s64 delta;
3196
3197         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3198         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3199         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3200                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3201                 /*
3202                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3203                  * re-elected due to buddy favours.
3204                  */
3205                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3206                 return;
3207         }
3208
3209         /*
3210          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3211          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3212          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3213          */
3214         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3215                 return;
3216
3217         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3218         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3219
3220         if (delta < 0)
3221                 return;
3222
3223         if (delta > ideal_runtime)
3224                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3225 }
3226
3227 static void
3228 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3229 {
3230         /* 'current' is not kept within the tree. */
3231         if (se->on_rq) {
3232                 /*
3233                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3234                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3235                  * runqueue.
3236                  */
3237                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3238                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3239                 update_entity_load_avg(se, 1);
3240         }
3241
3242         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3243         cfs_rq->curr = se;
3244 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3245         /*
3246          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3247          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3248          * when there are only lesser-weight tasks around):
3249          */
3250         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3251                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3252                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3253         }
3254 #endif
3255         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3256 }
3257
3258 static int
3259 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3260
3261 /*
3262  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3263  * 1) keep things fair between processes/task groups
3264  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3265  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3266  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3267  */
3268 static struct sched_entity *
3269 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3270 {
3271         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3272         struct sched_entity *se;
3273
3274         /*
3275          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3276          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3277          */
3278         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3279                 left = curr;
3280
3281         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3282
3283         /*
3284          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3285          * be done without getting too unfair.
3286          */
3287         if (cfs_rq->skip == se) {
3288                 struct sched_entity *second;
3289
3290                 if (se == curr) {
3291                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3292                 } else {
3293                         second = __pick_next_entity(se);
3294                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3295                                 second = curr;
3296                 }
3297
3298                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3299                         se = second;
3300         }
3301
3302         /*
3303          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3304          */
3305         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3306                 se = cfs_rq->last;
3307
3308         /*
3309          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3310          */
3311         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3312                 se = cfs_rq->next;
3313
3314         clear_buddies(cfs_rq, se);
3315
3316         return se;
3317 }
3318
3319 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3320
3321 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3322 {
3323         /*
3324          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3325          * was not called and update_curr() has to be done:
3326          */
3327         if (prev->on_rq)
3328                 update_curr(cfs_rq);
3329
3330         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3331         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3332
3333         check_spread(cfs_rq, prev);
3334         if (prev->on_rq) {
3335                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3336                 /* Put 'current' back into the tree. */
3337                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3338                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3339                 update_entity_load_avg(prev, 1);
3340         }
3341         cfs_rq->curr = NULL;
3342 }
3343
3344 static void
3345 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3346 {
3347         /*
3348          * Update run-time statistics of the 'current'.
3349          */
3350         update_curr(cfs_rq);
3351
3352         /*
3353          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3354          */
3355         update_entity_load_avg(curr, 1);
3356         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
3357         update_cfs_shares(cfs_rq);
3358
3359 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3360         /*
3361          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3362          * validating it and just reschedule.
3363          */
3364         if (queued) {
3365                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3366                 return;
3367         }
3368         /*
3369          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3370          */
3371         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3372                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3373                 return;
3374 #endif
3375
3376         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3377                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3378 }
3379
3380
3381 /**************************************************
3382  * CFS bandwidth control machinery
3383  */
3384
3385 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3386
3387 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3388 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3389
3390 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3391 {
3392         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3393 }
3394
3395 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3396 {
3397         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3398 }
3399
3400 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3401 {
3402         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3403 }
3404 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3405 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3406 {
3407         return true;
3408 }
3409
3410 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3411 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3412 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3413
3414 /*
3415  * default period for cfs group bandwidth.
3416  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3417  */
3418 static inline u64 default_cfs_period(void)
3419 {
3420         return 100000000ULL;
3421 }
3422
3423 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3424 {
3425         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3426 }
3427
3428 /*
3429  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3430  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3431  * additional synchronization around rq->lock.
3432  *
3433  * requires cfs_b->lock
3434  */
3435 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3436 {
3437         u64 now;
3438
3439         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3440                 return;
3441
3442         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3443         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3444         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3445 }
3446
3447 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3448 {
3449         return &tg->cfs_bandwidth;
3450 }
3451
3452 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3453 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3454 {
3455         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3456                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3457
3458         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3459 }
3460
3461 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3462 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3463 {
3464         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3465         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3466         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3467
3468         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3469         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3470
3471         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3472         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3473                 amount = min_amount;
3474         else {
3475                 /*
3476                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
3477                  * period must have elapsed since the last consumption.
3478                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
3479                  * active.
3480                  */
3481                 if (!cfs_b->timer_active) {
3482                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3483                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3484                 }
3485
3486                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3487                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3488                         cfs_b->runtime -= amount;
3489                         cfs_b->idle = 0;
3490                 }
3491         }
3492         expires = cfs_b->runtime_expires;
3493         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3494
3495         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3496         /*
3497          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3498          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3499          * issued.
3500          */
3501         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3502                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3503
3504         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3505 }
3506
3507 /*
3508  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3509  * fact that rq->clock snapshots this value.
3510  */
3511 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3512 {
3513         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3514
3515         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3516         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3517                 return;
3518
3519         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3520                 return;
3521
3522         /*
3523          * If the local deadline has passed we have to consider the
3524          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3525          * has not truly expired.
3526          *
3527          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3528          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3529          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3530          * exact equality, so a partial write will still work.
3531          */
3532
3533         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3534                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3535                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3536         } else {
3537                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3538                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3539         }
3540 }
3541
3542 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3543 {
3544         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3545         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3546         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3547
3548         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3549                 return;
3550
3551         /*
3552          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3553          * hierarchy can be throttled
3554          */
3555         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3556                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3557 }
3558
3559 static __always_inline
3560 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3561 {
3562         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3563                 return;
3564
3565         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3566 }
3567
3568 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3569 {
3570         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3571 }
3572
3573 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3574 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3575 {
3576         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3577 }
3578
3579 /*
3580  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3581  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3582  * load-balance operations.
3583  */
3584 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3585                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3586 {
3587         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3588
3589         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3590         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3591
3592         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3593                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3594 }
3595
3596 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3597 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3598 {
3599         struct rq *rq = data;
3600         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3601
3602         cfs_rq->throttle_count--;
3603 #ifdef CONFIG_SMP
3604         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3605                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3606                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3607                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3608         }
3609 #endif
3610
3611         return 0;
3612 }
3613
3614 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3615 {
3616         struct rq *rq = data;
3617         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3618
3619         /* group is entering throttled state, stop time */
3620         if (!cfs_rq->throttle_count)
3621                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3622         cfs_rq->throttle_count++;
3623
3624         return 0;
3625 }
3626
3627 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3628 {
3629         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3630         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3631         struct sched_entity *se;
3632         long task_delta, dequeue = 1;
3633
3634         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3635
3636         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3637         rcu_read_lock();
3638         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3639         rcu_read_unlock();
3640
3641         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3642         for_each_sched_entity(se) {
3643                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3644                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3645                 if (!se->on_rq)
3646                         break;
3647
3648                 if (dequeue)
3649                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3650                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3651
3652                 if (qcfs_rq->load.weight)
3653                         dequeue = 0;
3654         }
3655
3656         if (!se)
3657                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3658
3659         cfs_rq->throttled = 1;
3660         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3661         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3662         /*
3663          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3664          * distribute_cfs_runtime will not see us
3665          */
3666         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3667         if (!cfs_b->timer_active)
3668                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b, false);
3669         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3670 }
3671
3672 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3673 {
3674         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3675         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3676         struct sched_entity *se;
3677         int enqueue = 1;
3678         long task_delta;
3679
3680         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3681
3682         cfs_rq->throttled = 0;
3683
3684         update_rq_clock(rq);
3685
3686         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3687         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3688         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3689         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3690
3691         /* update hierarchical throttle state */
3692         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3693
3694         if (!cfs_rq->load.weight)
3695                 return;
3696
3697         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3698         for_each_sched_entity(se) {
3699                 if (se->on_rq)
3700                         enqueue = 0;
3701
3702                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3703                 if (enqueue)
3704                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3705                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3706
3707                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3708                         break;
3709         }
3710
3711         if (!se)
3712                 add_nr_running(rq, task_delta);
3713
3714         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3715         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3716                 resched_curr(rq);
3717 }
3718
3719 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3720                 u64 remaining, u64 expires)
3721 {
3722         struct cfs_rq *cfs_rq;
3723         u64 runtime;
3724         u64 starting_runtime = remaining;
3725
3726         rcu_read_lock();
3727         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3728                                 throttled_list) {
3729                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3730
3731                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3732                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3733                         goto next;
3734
3735                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3736                 if (runtime > remaining)
3737                         runtime = remaining;
3738                 remaining -= runtime;
3739
3740                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3741                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3742
3743                 /* we check whether we're throttled above */
3744                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3745                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3746
3747 next:
3748                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3749
3750                 if (!remaining)
3751                         break;
3752         }
3753         rcu_read_unlock();
3754
3755         return starting_runtime - remaining;
3756 }
3757
3758 /*
3759  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3760  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3761  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3762  * used to track this state.
3763  */
3764 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3765 {
3766         u64 runtime, runtime_expires;
3767         int throttled;
3768
3769         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3770         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3771                 goto out_deactivate;
3772
3773         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3774         cfs_b->nr_periods += overrun;
3775
3776         /*
3777          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3778          * we're going inactive then everything else can be deferred
3779          */
3780         if (cfs_b->idle && !throttled)
3781                 goto out_deactivate;
3782
3783         /*
3784          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3785          * status as actually running, so that other cpus doing
3786          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3787          */
3788         cfs_b->timer_active = 1;
3789
3790         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3791
3792         if (!throttled) {
3793                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3794                 cfs_b->idle = 1;
3795                 return 0;
3796         }
3797
3798         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3799         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3800
3801         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3802
3803         /*
3804          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3805          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3806          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3807          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3808          * only by limited amounts in that extreme case.
3809          */
3810         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3811                 runtime = cfs_b->runtime;
3812                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3813                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3814                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3815                                                  runtime_expires);
3816                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3817
3818                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3819
3820                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3821         }
3822
3823         /*
3824          * While we are ensured activity in the period following an
3825          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3826          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3827          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3828          */
3829         cfs_b->idle = 0;
3830
3831         return 0;
3832
3833 out_deactivate:
3834         cfs_b->timer_active = 0;
3835         return 1;
3836 }
3837
3838 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3839 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3840 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3841 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3842 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3843 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3844
3845 /*
3846  * Are we near the end of the current quota period?
3847  *
3848  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3849  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3850  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3851  */
3852 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3853 {
3854         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3855         u64 remaining;
3856
3857         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3858         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3859                 return 1;
3860
3861         /* is a quota refresh about to occur? */
3862         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3863         if (remaining < min_expire)
3864                 return 1;
3865
3866         return 0;
3867 }
3868
3869 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3870 {
3871         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3872
3873         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3874         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3875                 return;
3876
3877         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3878                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3879 }
3880
3881 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3882 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3883 {
3884         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3885         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3886
3887         if (slack_runtime <= 0)
3888                 return;
3889
3890         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3891         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3892             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3893                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3894
3895                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3896                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3897                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3898                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3899         }
3900         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3901
3902         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3903         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3904 }
3905
3906 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3907 {
3908         if (!cfs_bandwidth_used())
3909                 return;
3910
3911         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3912                 return;
3913
3914         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3915 }
3916
3917 /*
3918  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3919  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3920  */
3921 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3922 {
3923         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3924         u64 expires;
3925
3926         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3927         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3928         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3929                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3930                 return;
3931         }
3932
3933         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3934                 runtime = cfs_b->runtime;
3935
3936         expires = cfs_b->runtime_expires;
3937         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3938
3939         if (!runtime)
3940                 return;
3941
3942         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3943
3944         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3945         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3946                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3947         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3948 }
3949
3950 /*
3951  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3952  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3953  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3954  */
3955 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3956 {
3957         if (!cfs_bandwidth_used())
3958                 return;
3959
3960         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3961         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3962                 return;
3963
3964         /* ensure the group is not already throttled */
3965         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3966                 return;
3967
3968         /* update runtime allocation */
3969         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3970         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3971                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3972 }
3973
3974 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3975 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3976 {
3977         if (!cfs_bandwidth_used())
3978                 return false;
3979
3980         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3981                 return false;
3982
3983         /*
3984          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3985          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3986          */
3987         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3988                 return true;
3989
3990         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3991         return true;
3992 }
3993
3994 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3995 {
3996         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3997                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3998         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3999
4000         return HRTIMER_NORESTART;
4001 }
4002
4003 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4004 {
4005         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4006                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4007         ktime_t now;
4008         int overrun;
4009         int idle = 0;
4010
4011         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4012         for (;;) {
4013                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
4014                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
4015
4016                 if (!overrun)
4017                         break;
4018
4019                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4020         }
4021         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4022
4023         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4024 }
4025
4026 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4027 {
4028         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4029         cfs_b->runtime = 0;
4030         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4031         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4032
4033         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4034         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4035         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4036         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4037         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4038 }
4039
4040 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4041 {
4042         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4043         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4044 }
4045
4046 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
4047 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b, bool force)
4048 {
4049         /*
4050          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
4051          * period or because we're racing with the tear-down path
4052          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
4053          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
4054          */
4055         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
4056                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
4057                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
4058                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4059                 cpu_relax();
4060                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4061                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
4062                 if (!force && cfs_b->timer_active)
4063                         return;
4064         }
4065
4066         cfs_b->timer_active = 1;
4067         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4068 }
4069
4070 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4071 {
4072         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4073         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4074                 return;
4075
4076         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4077         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4078 }
4079
4080 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4081 {
4082         struct cfs_rq *cfs_rq;
4083
4084         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4085                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4086
4087                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4088                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4089                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4090         }
4091 }
4092
4093 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4094 {
4095         struct cfs_rq *cfs_rq;
4096
4097         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4098                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4099                         continue;
4100
4101                 /*
4102                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4103                  * there's some valid quota amount
4104                  */
4105                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4106                 /*
4107                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4108                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4109                  */
4110                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4111
4112                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4113                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4114         }
4115 }
4116
4117 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4118 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4119 {
4120         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4121 }
4122
4123 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4124 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4125 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4126 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4127
4128 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4129 {
4130         return 0;
4131 }
4132
4133 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4134 {
4135         return 0;
4136 }
4137
4138 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4139                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4140 {
4141         return 0;
4142 }
4143
4144 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4145
4146 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4147 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4148 #endif
4149
4150 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4151 {
4152         return NULL;
4153 }
4154 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4155 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4156 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4157
4158 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4159
4160 /**************************************************
4161  * CFS operations on tasks:
4162  */
4163
4164 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4165 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4166 {
4167         struct sched_entity *se = &p->se;
4168         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4169
4170         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4171
4172         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4173                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4174                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4175                 s64 delta = slice - ran;
4176
4177                 if (delta < 0) {
4178                         if (rq->curr == p)
4179                                 resched_curr(rq);
4180                         return;
4181                 }
4182                 hrtick_start(rq, delta);
4183         }
4184 }
4185
4186 /*
4187  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4188  * current task is from our class and nr_running is low enough
4189  * to matter.
4190  */
4191 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4192 {
4193         struct task_struct *curr = rq->curr;
4194
4195         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4196                 return;
4197
4198         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4199                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4200 }
4201 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4202 static inline void
4203 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4204 {
4205 }
4206
4207 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4208 {
4209 }
4210 #endif
4211
4212 /*
4213  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4214  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4215  * then put the task into the rbtree:
4216  */
4217 static void
4218 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4219 {
4220         struct cfs_rq *cfs_rq;
4221         struct sched_entity *se = &p->se;
4222
4223         for_each_sched_entity(se) {
4224                 if (se->on_rq)
4225                         break;
4226                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4227                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4228
4229                 /*
4230                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4231                  *
4232                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4233                  * post the final h_nr_running increment below.
4234                 */
4235                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4236                         break;
4237                 cfs_rq->h_nr_running++;
4238
4239                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4240         }
4241
4242         for_each_sched_entity(se) {
4243                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4244                 cfs_rq->h_nr_running++;
4245
4246                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4247                         break;
4248
4249                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4250                 update_entity_load_avg(se, 1);
4251         }
4252
4253         if (!se) {
4254                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
4255                 add_nr_running(rq, 1);
4256         }
4257         hrtick_update(rq);
4258 }
4259
4260 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4261
4262 /*
4263  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4264  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4265  * update the fair scheduling stats:
4266  */
4267 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4268 {
4269         struct cfs_rq *cfs_rq;
4270         struct sched_entity *se = &p->se;
4271         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4272
4273         for_each_sched_entity(se) {
4274                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4275                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4276
4277                 /*
4278                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4279                  *
4280                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4281                  * post the final h_nr_running decrement below.
4282                 */
4283                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4284                         break;
4285                 cfs_rq->h_nr_running--;
4286
4287                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4288                 if (cfs_rq->load.weight) {
4289                         /*
4290                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4291                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4292                          */
4293                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4294                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4295
4296                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4297                         se = parent_entity(se);
4298                         break;
4299                 }
4300                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4301         }
4302
4303         for_each_sched_entity(se) {
4304                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4305                 cfs_rq->h_nr_running--;
4306
4307                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4308                         break;
4309
4310                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4311                 update_entity_load_avg(se, 1);
4312         }
4313
4314         if (!se) {
4315                 sub_nr_running(rq, 1);
4316                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
4317         }
4318         hrtick_update(rq);
4319 }
4320
4321 #ifdef CONFIG_SMP
4322 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4323 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4324 {
4325         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
4326 }
4327
4328 /*
4329  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4330  * according to the scheduling class and "nice" value.
4331  *
4332  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4333  * balance conservatively.
4334  */
4335 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4336 {
4337         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4338         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4339
4340         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4341                 return total;
4342
4343         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4344 }
4345
4346 /*
4347  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4348  * according to the scheduling class and "nice" value.
4349  */
4350 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4351 {
4352         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4353         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4354
4355         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4356                 return total;
4357
4358         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4359 }
4360
4361 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4362 {
4363         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4364 }
4365
4366 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4367 {
4368         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4369         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4370         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
4371
4372         if (nr_running)
4373                 return load_avg / nr_running;
4374
4375         return 0;
4376 }
4377
4378 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4379 {
4380         /*
4381          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4382          * about the boundary, really active task won't care
4383          * about the loss.
4384          */
4385         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4386                 current->wakee_flips >>= 1;
4387                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4388         }
4389
4390         if (current->last_wakee != p) {
4391                 current->last_wakee = p;
4392                 current->wakee_flips++;
4393         }
4394 }
4395
4396 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4397 {
4398         struct sched_entity *se = &p->se;
4399         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4400         u64 min_vruntime;
4401
4402 #ifndef CONFIG_64BIT
4403         u64 min_vruntime_copy;
4404
4405         do {
4406                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4407                 smp_rmb();
4408                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4409         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4410 #else
4411         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4412 #endif
4413
4414         se->vruntime -= min_vruntime;
4415         record_wakee(p);
4416 }
4417
4418 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4419 /*
4420  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4421  *
4422  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4423  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4424  * can calculate the shift in shares.
4425  *
4426  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4427  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4428  * total group weight.
4429  *
4430  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4431  * distribution (s_i) using:
4432  *
4433  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4434  *
4435  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4436  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4437  * shares distribution (s_i):
4438  *
4439  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4440  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4441  *
4442  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4443  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4444  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4445  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4446  *
4447  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4448  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4449  *
4450  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4451  *
4452  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4453  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4454  * weight and shares distributions like:
4455  *
4456  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4457  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4458  *
4459  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4460  *
4461  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4462  *
4463  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4464  *
4465  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4466  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4467  * 4/7) times the weight of the group.
4468  */
4469 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4470 {
4471         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4472
4473         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4474                 return wl;
4475
4476         for_each_sched_entity(se) {
4477                 long w, W;
4478
4479                 tg = se->my_q->tg;
4480
4481                 /*
4482                  * W = @wg + \Sum rw_j
4483                  */
4484                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4485
4486                 /*
4487                  * w = rw_i + @wl
4488                  */
4489                 w = se->my_q->load.weight + wl;
4490
4491                 /*
4492                  * wl = S * s'_i; see (2)
4493                  */
4494                 if (W > 0 && w < W)
4495                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4496                 else
4497                         wl = tg->shares;
4498
4499                 /*
4500                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4501                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4502                  * calc_cfs_shares().
4503                  */
4504                 if (wl < MIN_SHARES)
4505                         wl = MIN_SHARES;
4506
4507                 /*
4508                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4509                  */
4510                 wl -= se->load.weight;
4511
4512                 /*
4513                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4514                  * the final effective load change on the root group. Since
4515                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4516                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4517                  * resulting from this level per the above.
4518                  */
4519                 wg = 0;
4520         }
4521
4522         return wl;
4523 }
4524 #else
4525
4526 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4527 {
4528         return wl;
4529 }
4530
4531 #endif
4532
4533 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4534 {
4535         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4536
4537         /*
4538          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
4539          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
4540          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
4541          */
4542         if (p->wakee_flips > factor) {
4543                 /*
4544                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
4545                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
4546                  * it alone.
4547                  */
4548                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
4549                         return 1;
4550         }
4551
4552         return 0;
4553 }
4554
4555 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4556 {
4557         s64 this_load, load;
4558         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4559         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4560         struct task_group *tg;
4561         unsigned long weight;
4562         int balanced;
4563
4564         /*
4565          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4566          * ourselves around too much.
4567          */
4568         if (wake_wide(p))
4569                 return 0;
4570
4571         idx       = sd->wake_idx;
4572         this_cpu  = smp_processor_id();
4573         prev_cpu  = task_cpu(p);
4574         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4575         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4576
4577         /*
4578          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4579          * effect of the currently running task from the load
4580          * of the current CPU:
4581          */
4582         if (sync) {
4583                 tg = task_group(current);
4584                 weight = current->se.load.weight;
4585
4586                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4587                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4588         }
4589
4590         tg = task_group(p);
4591         weight = p->se.load.weight;
4592
4593         /*
4594          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4595          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4596          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4597          * about that, so that's good too.
4598          *
4599          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4600          * task to be woken on this_cpu.
4601          */
4602         this_eff_load = 100;
4603         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4604
4605         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4606         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4607
4608         if (this_load > 0) {
4609                 this_eff_load *= this_load +
4610                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4611
4612                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4613         }
4614
4615         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4616
4617         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4618
4619         if (!balanced)
4620                 return 0;
4621
4622         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4623         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4624
4625         return 1;
4626 }
4627
4628 /*
4629  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4630  * domain.
4631  */
4632 static struct sched_group *
4633 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4634                   int this_cpu, int sd_flag)
4635 {
4636         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4637         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4638         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4639         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4640
4641         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4642                 load_idx = sd->wake_idx;
4643
4644         do {
4645                 unsigned long load, avg_load;
4646                 int local_group;
4647                 int i;
4648
4649                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4650                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4651                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4652                         continue;
4653
4654                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4655                                                sched_group_cpus(group));
4656
4657                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4658                 avg_load = 0;
4659
4660                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4661                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4662                         if (local_group)
4663                                 load = source_load(i, load_idx);
4664                         else
4665                                 load = target_load(i, load_idx);
4666
4667                         avg_load += load;
4668                 }
4669
4670                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4671                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4672
4673                 if (local_group) {
4674                         this_load = avg_load;
4675                 } else if (avg_load < min_load) {
4676                         min_load = avg_load;
4677                         idlest = group;
4678                 }
4679         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4680
4681         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4682                 return NULL;
4683         return idlest;
4684 }
4685
4686 /*
4687  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4688  */
4689 static int
4690 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4691 {
4692         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4693         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
4694         u64 latest_idle_timestamp = 0;
4695         int least_loaded_cpu = this_cpu;
4696         int shallowest_idle_cpu = -1;
4697         int i;
4698
4699         /* Traverse only the allowed CPUs */
4700         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4701                 if (idle_cpu(i)) {
4702                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
4703                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
4704                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
4705                                 /*
4706                                  * We give priority to a CPU whose idle state
4707                                  * has the smallest exit latency irrespective
4708                                  * of any idle timestamp.
4709                                  */
4710                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
4711                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4712                                 shallowest_idle_cpu = i;
4713                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
4714                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
4715                                 /*
4716                                  * If equal or no active idle state, then
4717                                  * the most recently idled CPU might have
4718                                  * a warmer cache.
4719                                  */
4720                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
4721                                 shallowest_idle_cpu = i;
4722                         }
4723                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
4724                         load = weighted_cpuload(i);
4725                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4726                                 min_load = load;
4727                                 least_loaded_cpu = i;
4728                         }
4729                 }
4730         }
4731
4732         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
4733 }
4734
4735 /*
4736  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4737  */
4738 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4739 {
4740         struct sched_domain *sd;
4741         struct sched_group *sg;
4742         int i = task_cpu(p);
4743
4744         if (idle_cpu(target))
4745                 return target;
4746
4747         /*
4748          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4749          */
4750         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4751                 return i;
4752
4753         /*
4754          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4755          */
4756         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4757         for_each_lower_domain(sd) {
4758                 sg = sd->groups;
4759                 do {
4760                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4761                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4762                                 goto next;
4763
4764                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4765                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4766                                         goto next;
4767                         }
4768
4769                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4770                                         tsk_cpus_allowed(p));
4771                         goto done;
4772 next:
4773                         sg = sg->next;
4774                 } while (sg != sd->groups);
4775         }
4776 done:
4777         return target;
4778 }
4779
4780 /*
4781  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
4782  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
4783  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
4784  *
4785  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
4786  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
4787  *
4788  * Returns the target cpu number.
4789  *
4790  * preempt must be disabled.
4791  */
4792 static int
4793 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4794 {
4795         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4796         int cpu = smp_processor_id();
4797         int new_cpu = cpu;
4798         int want_affine = 0;
4799         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4800
4801         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4802                 want_affine = cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
4803
4804         rcu_read_lock();
4805         for_each_domain(cpu, tmp) {
4806                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4807                         continue;
4808
4809                 /*
4810                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4811                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4812                  */
4813                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4814                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4815                         affine_sd = tmp;
4816                         break;
4817                 }
4818
4819                 if (tmp->flags & sd_flag)
4820                         sd = tmp;
4821         }
4822
4823         if (affine_sd && cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4824                 prev_cpu = cpu;
4825
4826         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4827                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4828                 goto unlock;
4829         }
4830
4831         while (sd) {
4832                 struct sched_group *group;
4833                 int weight;
4834
4835                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4836                         sd = sd->child;
4837                         continue;
4838                 }
4839
4840                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4841                 if (!group) {
4842                         sd = sd->child;
4843                         continue;
4844                 }
4845
4846                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4847                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4848                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4849                         sd = sd->child;
4850                         continue;
4851                 }
4852
4853                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4854                 cpu = new_cpu;
4855                 weight = sd->span_weight;
4856                 sd = NULL;
4857                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4858                         if (weight <= tmp->span_weight)
4859                                 break;
4860                         if (tmp->flags & sd_flag)
4861                                 sd = tmp;
4862                 }
4863                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4864         }
4865 unlock:
4866         rcu_read_unlock();
4867
4868         return new_cpu;
4869 }
4870
4871 /*
4872  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4873  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4874  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4875  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4876  */
4877 static void
4878 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4879 {
4880         struct sched_entity *se = &p->se;
4881         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4882
4883         /*
4884          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4885          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4886          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4887          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4888          */
4889         if (se->avg.decay_count) {
4890                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4891                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4892                                                 &cfs_rq->removed_load);
4893         }
4894
4895         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
4896         se->exec_start = 0;
4897 }
4898 #endif /* CONFIG_SMP */
4899
4900 static unsigned long
4901 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4902 {
4903         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4904
4905         /*
4906          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4907          * to virtual-time in his units.
4908          *
4909          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4910          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4911          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4912          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4913          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4914          *
4915          * This is especially important for buddies when the leftmost
4916          * task is higher priority than the buddy.
4917          */
4918         return calc_delta_fair(gran, se);
4919 }
4920
4921 /*
4922  * Should 'se' preempt 'curr'.
4923  *
4924  *             |s1
4925  *        |s2
4926  *   |s3
4927  *         g
4928  *      |<--->|c
4929  *
4930  *  w(c, s1) = -1
4931  *  w(c, s2) =  0
4932  *  w(c, s3) =  1
4933  *
4934  */
4935 static int
4936 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4937 {
4938         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4939
4940         if (vdiff <= 0)
4941                 return -1;
4942
4943         gran = wakeup_gran(curr, se);
4944         if (vdiff > gran)
4945                 return 1;
4946
4947         return 0;
4948 }
4949
4950 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4951 {
4952         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4953                 return;
4954
4955         for_each_sched_entity(se)
4956                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4957 }
4958
4959 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4960 {
4961         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4962                 return;
4963
4964         for_each_sched_entity(se)
4965                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4966 }
4967
4968 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4969 {
4970         for_each_sched_entity(se)
4971                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4972 }
4973
4974 /*
4975  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4976  */
4977 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4978 {
4979         struct task_struct *curr = rq->curr;
4980         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4981         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4982         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4983         int next_buddy_marked = 0;
4984
4985         if (unlikely(se == pse))
4986                 return;
4987
4988         /*
4989          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
4990          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4991          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4992          * next-buddy nomination below.
4993          */
4994         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4995                 return;
4996
4997         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4998                 set_next_buddy(pse);
4999                 next_buddy_marked = 1;
5000         }
5001
5002         /*
5003          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5004          * wake up path.
5005          *
5006          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5007          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5008          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5009          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5010          * below.
5011          */
5012         if (test_tsk_need_resched(curr))
5013                 return;
5014
5015         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5016         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5017             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5018                 goto preempt;
5019
5020         /*
5021          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5022          * is driven by the tick):
5023          */
5024         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5025                 return;
5026
5027         find_matching_se(&se, &pse);
5028         update_curr(cfs_rq_of(se));
5029         BUG_ON(!pse);
5030         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5031                 /*
5032                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5033                  * triggering this preemption.
5034                  */
5035                 if (!next_buddy_marked)
5036                         set_next_buddy(pse);
5037                 goto preempt;
5038         }
5039
5040         return;
5041
5042 preempt:
5043         resched_curr(rq);
5044         /*
5045          * Only set the backward buddy when the current task is still
5046          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5047          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5048          * point, either of which can * drop the rq lock.
5049          *
5050          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5051          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5052          */
5053         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5054                 return;
5055
5056         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5057                 set_last_buddy(se);
5058 }
5059
5060 static struct task_struct *
5061 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5062 {
5063         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5064         struct sched_entity *se;
5065         struct task_struct *p;
5066         int new_tasks;
5067
5068 again:
5069 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5070         if (!cfs_rq->nr_running)
5071                 goto idle;
5072
5073         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5074                 goto simple;
5075
5076         /*
5077          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5078          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5079          *
5080          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5081          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5082          */
5083
5084         do {
5085                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5086
5087                 /*
5088                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5089                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5090                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5091                  * forget we've ever seen it.
5092                  */
5093                 if (curr && curr->on_rq)
5094                         update_curr(cfs_rq);
5095                 else
5096                         curr = NULL;
5097
5098                 /*
5099                  * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the throttle and
5100                  * dequeue its entity in the parent(s). Therefore the 'simple'
5101                  * nr_running test will indeed be correct.
5102                  */
5103                 if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5104                         goto simple;
5105
5106                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5107                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5108         } while (cfs_rq);
5109
5110         p = task_of(se);
5111
5112         /*
5113          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5114          * is a different task than we started out with, try and touch the
5115          * least amount of cfs_rqs.
5116          */
5117         if (prev != p) {
5118                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5119
5120                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5121                         int se_depth = se->depth;
5122                         int pse_depth = pse->depth;
5123
5124                         if (se_depth <= pse_depth) {
5125                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5126                                 pse = parent_entity(pse);
5127                         }
5128                         if (se_depth >= pse_depth) {
5129                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5130                                 se = parent_entity(se);
5131                         }
5132                 }
5133
5134                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5135                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5136         }
5137
5138         if (hrtick_enabled(rq))
5139                 hrtick_start_fair(rq, p);
5140
5141         return p;
5142 simple:
5143         cfs_rq = &rq->cfs;
5144 #endif
5145
5146         if (!cfs_rq->nr_running)
5147                 goto idle;
5148
5149         put_prev_task(rq, prev);
5150
5151         do {
5152                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5153                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5154                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5155         } while (cfs_rq);
5156
5157         p = task_of(se);
5158
5159         if (hrtick_enabled(rq))
5160                 hrtick_start_fair(rq, p);
5161
5162         return p;
5163
5164 idle:
5165         new_tasks = idle_balance(rq);
5166         /*
5167          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5168          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5169          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5170          */
5171         if (new_tasks < 0)
5172                 return RETRY_TASK;
5173
5174         if (new_tasks > 0)
5175                 goto again;
5176
5177         return NULL;
5178 }
5179
5180 /*
5181  * Account for a descheduled task:
5182  */
5183 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5184 {
5185         struct sched_entity *se = &prev->se;
5186         struct cfs_rq *cfs_rq;
5187
5188         for_each_sched_entity(se) {
5189                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5190                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5191         }
5192 }
5193
5194 /*
5195  * sched_yield() is very simple
5196  *
5197  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5198  */
5199 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5200 {
5201         struct task_struct *curr = rq->curr;
5202         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5203         struct sched_entity *se = &curr->se;
5204
5205         /*
5206          * Are we the only task in the tree?
5207          */
5208         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5209                 return;
5210
5211         clear_buddies(cfs_rq, se);
5212
5213         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5214                 update_rq_clock(rq);
5215                 /*
5216                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5217                  */
5218                 update_curr(cfs_rq);
5219                 /*
5220                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5221                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5222                  * and double the fastpath cost.
5223                  */
5224                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5225         }
5226
5227         set_skip_buddy(se);
5228 }
5229
5230 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5231 {
5232         struct sched_entity *se = &p->se;
5233
5234         /* throttled hierarchies are not runnable */
5235         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5236                 return false;
5237
5238         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5239         set_next_buddy(se);
5240
5241         yield_task_fair(rq);
5242
5243         return true;
5244 }
5245
5246 #ifdef CONFIG_SMP
5247 /**************************************************
5248  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5249  *
5250  * BASICS
5251  *
5252  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5253  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5254  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5255  *
5256  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5257  *
5258  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5259  * W_i,0 is defined as:
5260  *
5261  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5262  *
5263  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5264  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5265  *
5266  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5267  * weight:
5268  *
5269  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5270  *
5271  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5272  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5273  * can also include other factors [XXX].
5274  *
5275  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5276  * directly from (1):
5277  *
5278  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5279  *
5280  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5281  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5282  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5283  *
5284  * [XXX expand on:
5285  *     - infeasible weights;
5286  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5287  *
5288  *
5289  * SCHED DOMAINS
5290  *
5291  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5292  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5293  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5294  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5295  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5296  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5297  * the groups.
5298  *
5299  * This yields:
5300  *
5301  *     log_2 n     1     n
5302  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5303  *     i = 0      2^i   2^i
5304  *                               `- size of each group
5305  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5306  *         |         `- freq
5307  *         `- sum over all levels
5308  *
5309  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5310  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5311  *
5312  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5313  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5314  *
5315  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5316  *
5317  *             log_2 n     
5318  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5319  *             k = 0
5320  *
5321  * And you'll find that:
5322  *
5323  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5324  *
5325  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5326  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5327  * of:
5328  *
5329  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5330  *
5331  *
5332  * WORK CONSERVING
5333  *
5334  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5335  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5336  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5337  *
5338  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5339  * time.
5340  *
5341  * [XXX more?]
5342  *
5343  *
5344  * CGROUPS
5345  *
5346  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5347  *
5348  *                                s_k,i
5349  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5350  *                                 S_k
5351  *
5352  * Where
5353  *
5354  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5355  *
5356  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5357  *
5358  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5359  * property.
5360  *
5361  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5362  *      rewrite all of this once again.]
5363  */ 
5364
5365 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5366
5367 enum fbq_type { regular, remote, all };
5368
5369 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5370 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5371 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5372 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5373
5374 struct lb_env {
5375         struct sched_domain     *sd;
5376
5377         struct rq               *src_rq;
5378         int                     src_cpu;
5379
5380         int                     dst_cpu;
5381         struct rq               *dst_rq;
5382
5383         struct cpumask          *dst_grpmask;
5384         int                     new_dst_cpu;
5385         enum cpu_idle_type      idle;
5386         long                    imbalance;
5387         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5388         struct cpumask          *cpus;
5389
5390         unsigned int            flags;
5391
5392         unsigned int            loop;
5393         unsigned int            loop_break;
5394         unsigned int            loop_max;
5395
5396         enum fbq_type           fbq_type;
5397         struct list_head        tasks;
5398 };
5399
5400 /*
5401  * Is this task likely cache-hot:
5402  */
5403 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5404 {
5405         s64 delta;
5406
5407         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5408
5409         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5410                 return 0;
5411
5412         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5413                 return 0;
5414
5415         /*
5416          * Buddy candidates are cache hot:
5417          */
5418         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5419                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5420                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5421                 return 1;
5422
5423         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5424                 return 1;
5425         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5426                 return 0;
5427
5428         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5429
5430         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5431 }
5432
5433 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5434 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
5435 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5436 {
5437         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5438         int src_nid, dst_nid;
5439
5440         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
5441             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
5442                 return false;
5443         }
5444
5445         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5446         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5447
5448         if (src_nid == dst_nid)
5449                 return false;
5450
5451         if (numa_group) {
5452                 /* Task is already in the group's interleave set. */
5453                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5454                         return false;
5455
5456                 /* Task is moving into the group's interleave set. */
5457                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5458                         return true;
5459
5460                 return group_faults(p, dst_nid) > group_faults(p, src_nid);
5461         }
5462
5463         /* Encourage migration to the preferred node. */
5464         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5465                 return true;
5466
5467         return task_faults(p, dst_nid) > task_faults(p, src_nid);
5468 }
5469
5470
5471 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5472 {
5473         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5474         int src_nid, dst_nid;
5475
5476         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
5477                 return false;
5478
5479         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5480                 return false;
5481
5482         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5483         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5484
5485         if (src_nid == dst_nid)
5486                 return false;
5487
5488         if (numa_group) {
5489                 /* Task is moving within/into the group's interleave set. */
5490                 if (node_isset(dst_nid, numa_group->active_nodes))
5491                         return false;
5492
5493                 /* Task is moving out of the group's interleave set. */
5494                 if (node_isset(src_nid, numa_group->active_nodes))
5495                         return true;
5496
5497                 return group_faults(p, dst_nid) < group_faults(p, src_nid);
5498         }
5499
5500         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5501         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
5502                 return true;
5503
5504         return task_faults(p, dst_nid) < task_faults(p, src_nid);
5505 }
5506
5507 #else
5508 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
5509                                              struct lb_env *env)
5510 {
5511         return false;
5512 }
5513
5514 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5515                                              struct lb_env *env)
5516 {
5517         return false;
5518 }
5519 #endif
5520
5521 /*
5522  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5523  */
5524 static
5525 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5526 {
5527         int tsk_cache_hot = 0;
5528
5529         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5530
5531         /*
5532          * We do not migrate tasks that are:
5533          * 1) throttled_lb_pair, or
5534          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5535          * 3) running (obviously), or
5536          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5537          */
5538         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5539                 return 0;
5540
5541         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5542                 int cpu;
5543
5544                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5545
5546                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5547
5548                 /*
5549                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5550                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5551                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5552                  *
5553                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5554                  * one in current iteration.
5555                  */
5556                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5557                         return 0;
5558
5559                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5560                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5561                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5562                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5563                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5564                                 break;
5565                         }
5566                 }
5567
5568                 return 0;
5569         }
5570
5571         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5572         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5573
5574         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5575                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5576                 return 0;
5577         }
5578
5579         /*
5580          * Aggressive migration if:
5581          * 1) destination numa is preferred
5582          * 2) task is cache cold, or
5583          * 3) too many balance attempts have failed.
5584          */
5585         tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5586         if (!tsk_cache_hot)
5587                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5588
5589         if (migrate_improves_locality(p, env) || !tsk_cache_hot ||
5590             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5591                 if (tsk_cache_hot) {
5592                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5593                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5594                 }
5595                 return 1;
5596         }
5597
5598         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5599         return 0;
5600 }
5601
5602 /*
5603  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5604  */
5605 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5606 {
5607         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5608
5609         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5610         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5611         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5612 }
5613
5614 /*
5615  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5616  * part of active balancing operations within "domain".
5617  *
5618  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5619  */
5620 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5621 {
5622         struct task_struct *p, *n;
5623
5624         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5625
5626         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5627                 if (!can_migrate_task(p, env))
5628                         continue;
5629
5630                 detach_task(p, env);
5631
5632                 /*
5633                  * Right now, this is only the second place where
5634                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5635                  * so we can safely collect stats here rather than
5636                  * inside detach_tasks().
5637                  */
5638                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5639                 return p;
5640         }
5641         return NULL;
5642 }
5643
5644 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5645
5646 /*
5647  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5648  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5649  *
5650  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5651  */
5652 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5653 {
5654         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5655         struct task_struct *p;
5656         unsigned long load;
5657         int detached = 0;
5658
5659         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5660
5661         if (env->imbalance <= 0)
5662                 return 0;
5663
5664         while (!list_empty(tasks)) {
5665                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5666
5667                 env->loop++;
5668                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
5669                 if (env->loop > env->loop_max)
5670                         break;
5671
5672                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
5673                 if (env->loop > env->loop_break) {
5674                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
5675                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5676                         break;
5677                 }
5678
5679                 if (!can_migrate_task(p, env))
5680                         goto next;
5681
5682                 load = task_h_load(p);
5683
5684                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5685                         goto next;
5686
5687                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5688                         goto next;
5689
5690                 detach_task(p, env);
5691                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
5692
5693                 detached++;
5694                 env->imbalance -= load;
5695
5696 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5697                 /*
5698                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5699                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
5700                  * the critical section.
5701                  */
5702                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5703                         break;
5704 #endif
5705
5706                 /*
5707                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5708                  * weighted load.
5709                  */
5710                 if (env->imbalance <= 0)
5711                         break;
5712
5713                 continue;
5714 next:
5715                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5716         }
5717
5718         /*
5719          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
5720          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
5721          * than inside detach_one_task().
5722          */
5723         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
5724
5725         return detached;
5726 }
5727
5728 /*
5729  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
5730  */
5731 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5732 {
5733         lockdep_assert_held(&rq->lock);
5734
5735         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
5736         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
5737         activate_task(rq, p, 0);
5738         check_preempt_curr(rq, p, 0);
5739 }
5740
5741 /*
5742  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
5743  * its new rq.
5744  */
5745 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
5746 {
5747         raw_spin_lock(&rq->lock);
5748         attach_task(rq, p);
5749         raw_spin_unlock(&rq->lock);
5750 }
5751
5752 /*
5753  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
5754  * new rq.
5755  */
5756 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
5757 {
5758         struct list_head *tasks = &env->tasks;
5759         struct task_struct *p;
5760
5761         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
5762
5763         while (!list_empty(tasks)) {
5764                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
5765                 list_del_init(&p->se.group_node);
5766
5767                 attach_task(env->dst_rq, p);
5768         }
5769
5770         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
5771 }
5772
5773 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5774 /*
5775  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5776  */
5777 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5778 {
5779         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5780         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5781
5782         /* throttled entities do not contribute to load */
5783         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5784                 return;
5785
5786         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5787
5788         if (se) {
5789                 update_entity_load_avg(se, 1);
5790                 /*
5791                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5792                  * list removal.  This generally implies that all our children
5793                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5794                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5795                  * at enqueue.
5796                  *
5797                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5798                  */
5799                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5800                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5801         } else {
5802                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5803                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5804         }
5805 }
5806
5807 static void update_blocked_averages(int cpu)
5808 {
5809         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5810         struct cfs_rq *cfs_rq;
5811         unsigned long flags;
5812
5813         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5814         update_rq_clock(rq);
5815         /*
5816          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5817          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5818          */
5819         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5820                 /*
5821                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5822                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5823                  * groups does not result in continually extending hold time.
5824                  */
5825                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5826         }
5827
5828         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5829 }
5830
5831 /*
5832  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5833  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5834  * group is a fraction of its parents load.
5835  */
5836 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5837 {
5838         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5839         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5840         unsigned long now = jiffies;
5841         unsigned long load;
5842
5843         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5844                 return;
5845
5846         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5847         for_each_sched_entity(se) {
5848                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5849                 cfs_rq->h_load_next = se;
5850                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5851                         break;
5852         }
5853
5854         if (!se) {
5855                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5856                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5857         }
5858
5859         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5860                 load = cfs_rq->h_load;
5861                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5862                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5863                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5864                 cfs_rq->h_load = load;
5865                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5866         }
5867 }
5868
5869 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5870 {
5871         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5872
5873         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5874         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5875                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5876 }
5877 #else
5878 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5879 {
5880 }
5881
5882 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5883 {
5884         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5885 }
5886 #endif
5887
5888 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5889
5890 enum group_type {
5891         group_other = 0,
5892         group_imbalanced,
5893         group_overloaded,
5894 };
5895
5896 /*
5897  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5898  */
5899 struct sg_lb_stats {
5900         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5901         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5902         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5903         unsigned long load_per_task;
5904         unsigned long group_capacity;
5905         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5906         unsigned int group_capacity_factor;
5907         unsigned int idle_cpus;
5908         unsigned int group_weight;
5909         enum group_type group_type;
5910         int group_has_free_capacity;
5911 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5912         unsigned int nr_numa_running;
5913         unsigned int nr_preferred_running;
5914 #endif
5915 };
5916
5917 /*
5918  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5919  *               during load balancing.
5920  */
5921 struct sd_lb_stats {
5922         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5923         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5924         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5925         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
5926         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5927
5928         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5929         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5930 };
5931
5932 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5933 {
5934         /*
5935          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5936          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5937          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5938          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5939          */
5940         *sds = (struct sd_lb_stats){
5941                 .busiest = NULL,
5942                 .local = NULL,
5943                 .total_load = 0UL,
5944                 .total_capacity = 0UL,
5945                 .busiest_stat = {
5946                         .avg_load = 0UL,
5947                         .sum_nr_running = 0,
5948                         .group_type = group_other,
5949                 },
5950         };
5951 }
5952
5953 /**
5954  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5955  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5956  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5957  *
5958  * Return: The load index.
5959  */
5960 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5961                                         enum cpu_idle_type idle)
5962 {
5963         int load_idx;
5964
5965         switch (idle) {
5966         case CPU_NOT_IDLE:
5967                 load_idx = sd->busy_idx;
5968                 break;
5969
5970         case CPU_NEWLY_IDLE:
5971                 load_idx = sd->newidle_idx;
5972                 break;
5973         default:
5974                 load_idx = sd->idle_idx;
5975                 break;
5976         }
5977
5978         return load_idx;
5979 }
5980
5981 static unsigned long default_scale_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5982 {
5983         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5984 }
5985
5986 unsigned long __weak arch_scale_freq_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5987 {
5988         return default_scale_capacity(sd, cpu);
5989 }
5990
5991 static unsigned long default_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
5992 {
5993         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY) && (sd->span_weight > 1))
5994                 return sd->smt_gain / sd->span_weight;
5995
5996         return SCHED_CAPACITY_SCALE;
5997 }
5998
5999 unsigned long __weak arch_scale_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6000 {
6001         return default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6002 }
6003
6004 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6005 {
6006         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6007         u64 total, used, age_stamp, avg;
6008         s64 delta;
6009
6010         /*
6011          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6012          * we read them once before doing sanity checks on them.
6013          */
6014         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
6015         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
6016         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6017
6018         if (unlikely(delta < 0))
6019                 delta = 0;
6020
6021         total = sched_avg_period() + delta;
6022
6023         used = div_u64(avg, total);
6024
6025         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6026                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6027
6028         return 1;
6029 }
6030
6031 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6032 {
6033         unsigned long capacity = SCHED_CAPACITY_SCALE;
6034         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6035
6036         if (sched_feat(ARCH_CAPACITY))
6037                 capacity *= arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6038         else
6039                 capacity *= default_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6040
6041         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6042
6043         sdg->sgc->capacity_orig = capacity;
6044
6045         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6046         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6047
6048         if (!capacity)
6049                 capacity = 1;
6050
6051         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6052         sdg->sgc->capacity = capacity;
6053 }
6054
6055 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6056 {
6057         struct sched_domain *child = sd->child;
6058         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6059         unsigned long capacity, capacity_orig;
6060         unsigned long interval;
6061
6062         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6063         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6064         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6065
6066         if (!child) {
6067                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6068                 return;
6069         }
6070
6071         capacity_orig = capacity = 0;
6072
6073         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6074                 /*
6075                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6076                  * span the current group.
6077                  */
6078
6079                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6080                         struct sched_group_capacity *sgc;
6081                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6082
6083                         /*
6084                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6085                          * gets here before we've attached the domains to the
6086                          * runqueues.
6087                          *
6088                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6089                          * in update_cpu_capacity().
6090                          *
6091                          * This avoids capacity/capacity_orig from being 0 and
6092                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6093                          *
6094                          * Runtime updates will correct capacity_orig.
6095                          */
6096                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6097                                 capacity_orig += capacity_of(cpu);
6098                                 capacity += capacity_of(cpu);
6099                                 continue;
6100                         }
6101
6102                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6103                         capacity_orig += sgc->capacity_orig;
6104                         capacity += sgc->capacity;
6105                 }
6106         } else  {
6107                 /*
6108                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6109                  * span the current group.
6110                  */ 
6111
6112                 group = child->groups;
6113                 do {
6114                         capacity_orig += group->sgc->capacity_orig;
6115                         capacity += group->sgc->capacity;
6116                         group = group->next;
6117                 } while (group != child->groups);
6118         }
6119
6120         sdg->sgc->capacity_orig = capacity_orig;
6121         sdg->sgc->capacity = capacity;
6122 }
6123
6124 /*
6125  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
6126  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
6127  * which on its own isn't powerful enough.
6128  *
6129  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
6130  */
6131 static inline int
6132 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
6133 {
6134         /*
6135          * Only siblings can have significantly less than SCHED_CAPACITY_SCALE
6136          */
6137         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUCAPACITY))
6138                 return 0;
6139
6140         /*
6141          * If ~90% of the cpu_capacity is still there, we're good.
6142          */
6143         if (group->sgc->capacity * 32 > group->sgc->capacity_orig * 29)
6144                 return 1;
6145
6146         return 0;
6147 }
6148
6149 /*
6150  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6151  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6152  *
6153  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6154  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6155  * Something like:
6156  *
6157  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6158  *              *     * * *
6159  *
6160  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6161  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6162  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6163  *
6164  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6165  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6166  * moving tasks due to affinity constraints.
6167  *
6168  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6169  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6170  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6171  * to create an effective group imbalance.
6172  *
6173  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6174  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6175  * subtle and fragile situation.
6176  */
6177
6178 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6179 {
6180         return group->sgc->imbalance;
6181 }
6182
6183 /*
6184  * Compute the group capacity factor.
6185  *
6186  * Avoid the issue where N*frac(smt_capacity) >= 1 creates 'phantom' cores by
6187  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
6188  * and limit unit capacity with that.
6189  */
6190 static inline int sg_capacity_factor(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
6191 {
6192         unsigned int capacity_factor, smt, cpus;
6193         unsigned int capacity, capacity_orig;
6194
6195         capacity = group->sgc->capacity;
6196         capacity_orig = group->sgc->capacity_orig;
6197         cpus = group->group_weight;
6198
6199         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_capacity < 2 */
6200         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, capacity_orig);
6201         capacity_factor = cpus / smt; /* cores */
6202
6203         capacity_factor = min_t(unsigned,
6204                 capacity_factor, DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
6205         if (!capacity_factor)
6206                 capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6207
6208         return capacity_factor;
6209 }
6210
6211 static enum group_type
6212 group_classify(struct sched_group *group, struct sg_lb_stats *sgs)
6213 {
6214         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity_factor)
6215                 return group_overloaded;
6216
6217         if (sg_imbalanced(group))
6218                 return group_imbalanced;
6219
6220         return group_other;
6221 }
6222
6223 /**
6224  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6225  * @env: The load balancing environment.
6226  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6227  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6228  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6229  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6230  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6231  */
6232 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6233                         struct sched_group *group, int load_idx,
6234                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6235                         bool *overload)
6236 {
6237         unsigned long load;
6238         int i;
6239
6240         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6241
6242         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6243                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6244
6245                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6246                 if (local_group)
6247                         load = target_load(i, load_idx);
6248                 else
6249                         load = source_load(i, load_idx);
6250
6251                 sgs->group_load += load;
6252                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6253
6254                 if (rq->nr_running > 1)
6255                         *overload = true;
6256
6257 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6258                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6259                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6260 #endif
6261                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6262                 if (idle_cpu(i))
6263                         sgs->idle_cpus++;
6264         }
6265
6266         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6267         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6268         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6269
6270         if (sgs->sum_nr_running)
6271                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6272
6273         sgs->group_weight = group->group_weight;
6274         sgs->group_capacity_factor = sg_capacity_factor(env, group);
6275         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6276
6277         if (sgs->group_capacity_factor > sgs->sum_nr_running)
6278                 sgs->group_has_free_capacity = 1;
6279 }
6280
6281 /**
6282  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6283  * @env: The load balancing environment.
6284  * @sds: sched_domain statistics
6285  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6286  * @sgs: sched_group statistics
6287  *
6288  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6289  * busiest group.
6290  *
6291  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6292  * busiest group. %false otherwise.
6293  */
6294 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6295                                    struct sd_lb_stats *sds,
6296                                    struct sched_group *sg,
6297                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6298 {
6299         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6300
6301         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6302                 return true;
6303
6304         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6305                 return false;
6306
6307         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6308                 return false;
6309
6310         /* This is the busiest node in its class. */
6311         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6312                 return true;
6313
6314         /*
6315          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6316          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6317          * higher than ourself as busy.
6318          */
6319         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6320                 if (!sds->busiest)
6321                         return true;
6322
6323                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6324                         return true;
6325         }
6326
6327         return false;
6328 }
6329
6330 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6331 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6332 {
6333         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6334                 return regular;
6335         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6336                 return remote;
6337         return all;
6338 }
6339
6340 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6341 {
6342         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6343                 return regular;
6344         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6345                 return remote;
6346         return all;
6347 }
6348 #else
6349 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6350 {
6351         return all;
6352 }
6353
6354 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6355 {
6356         return regular;
6357 }
6358 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6359
6360 /**
6361  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6362  * @env: The load balancing environment.
6363  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6364  */
6365 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6366 {
6367         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6368         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6369         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6370         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6371         bool overload = false;
6372
6373         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6374                 prefer_sibling = 1;
6375
6376         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6377
6378         do {
6379                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6380                 int local_group;
6381
6382                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6383                 if (local_group) {
6384                         sds->local = sg;
6385                         sgs = &sds->local_stat;
6386
6387                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6388                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6389                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6390                 }
6391
6392                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6393                                                 &overload);
6394
6395                 if (local_group)
6396                         goto next_group;
6397
6398                 /*
6399                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6400                  * first, lower the sg capacity factor to one so that we'll try
6401                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6402                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6403                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity_factor. The
6404                  * extra check prevents the case where you always pull from the
6405                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
6406                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
6407                  */
6408                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6409                     sds->local_stat.group_has_free_capacity) {
6410                         sgs->group_capacity_factor = min(sgs->group_capacity_factor, 1U);
6411                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6412                 }
6413
6414                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6415                         sds->busiest = sg;
6416                         sds->busiest_stat = *sgs;
6417                 }
6418
6419 next_group:
6420                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6421                 sds->total_load += sgs->group_load;
6422                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6423
6424                 sg = sg->next;
6425         } while (sg != env->sd->groups);
6426
6427         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6428                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6429
6430         if (!env->sd->parent) {
6431                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6432                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6433                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6434         }
6435
6436 }
6437
6438 /**
6439  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6440  *                      sched doman.
6441  *
6442  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6443  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6444  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6445  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6446  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6447  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6448  *
6449  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6450  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6451  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6452  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6453  * number.
6454  *
6455  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6456  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6457  *
6458  * @env: The load balancing environment.
6459  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6460  */
6461 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6462 {
6463         int busiest_cpu;
6464
6465         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6466                 return 0;
6467
6468         if (!sds->busiest)
6469                 return 0;
6470
6471         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6472         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6473                 return 0;
6474
6475         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6476                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6477                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6478
6479         return 1;
6480 }
6481
6482 /**
6483  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6484  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6485  *                      load balancing.
6486  * @env: The load balancing environment.
6487  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6488  */
6489 static inline
6490 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6491 {
6492         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6493         unsigned int imbn = 2;
6494         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6495         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6496
6497         local = &sds->local_stat;
6498         busiest = &sds->busiest_stat;
6499
6500         if (!local->sum_nr_running)
6501                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6502         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6503                 imbn = 1;
6504
6505         scaled_busy_load_per_task =
6506                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6507                 busiest->group_capacity;
6508
6509         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6510             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6511                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6512                 return;
6513         }
6514
6515         /*
6516          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6517          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6518          * moving them.
6519          */
6520
6521         capa_now += busiest->group_capacity *
6522                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6523         capa_now += local->group_capacity *
6524                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6525         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6526
6527         /* Amount of load we'd subtract */
6528         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6529                 capa_move += busiest->group_capacity *
6530                             min(busiest->load_per_task,
6531                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6532         }
6533
6534         /* Amount of load we'd add */
6535         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6536             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6537                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6538                       local->group_capacity;
6539         } else {
6540                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6541                       local->group_capacity;
6542         }
6543         capa_move += local->group_capacity *
6544                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6545         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6546
6547         /* Move if we gain throughput */
6548         if (capa_move > capa_now)
6549                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6550 }
6551
6552 /**
6553  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6554  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6555  * @env: load balance environment
6556  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6557  */
6558 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6559 {
6560         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6561         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6562
6563         local = &sds->local_stat;
6564         busiest = &sds->busiest_stat;
6565
6566         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6567                 /*
6568                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6569                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6570                  */
6571                 busiest->load_per_task =
6572                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6573         }
6574
6575         /*
6576          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6577          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6578          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6579          */
6580         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6581             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6582                 env->imbalance = 0;
6583                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6584         }
6585
6586         /*
6587          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6588          */
6589         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6590             local->group_type   == group_overloaded) {
6591                 load_above_capacity =
6592                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity_factor);
6593
6594                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_CAPACITY_SCALE);
6595                 load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
6596         }
6597
6598         /*
6599          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6600          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6601          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6602          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6603          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6604          * for the minimum possible imbalance.
6605          */
6606         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6607
6608         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6609         env->imbalance = min(
6610                 max_pull * busiest->group_capacity,
6611                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6612         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6613
6614         /*
6615          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6616          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6617          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6618          * moved
6619          */
6620         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6621                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6622 }
6623
6624 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6625
6626 /**
6627  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6628  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6629  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6630  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6631  * such a group exists.
6632  *
6633  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6634  * to restore balance.
6635  *
6636  * @env: The load balancing environment.
6637  *
6638  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6639  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6640  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6641  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6642  */
6643 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6644 {
6645         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6646         struct sd_lb_stats sds;
6647
6648         init_sd_lb_stats(&sds);
6649
6650         /*
6651          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6652          * this level.
6653          */
6654         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6655         local = &sds.local_stat;
6656         busiest = &sds.busiest_stat;
6657
6658         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6659             check_asym_packing(env, &sds))
6660                 return sds.busiest;
6661
6662         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6663         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6664                 goto out_balanced;
6665
6666         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6667                                                 / sds.total_capacity;
6668
6669         /*
6670          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6671          * work because they assume all things are equal, which typically
6672          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6673          */
6674         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6675                 goto force_balance;
6676
6677         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6678         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_free_capacity &&
6679             !busiest->group_has_free_capacity)
6680                 goto force_balance;
6681
6682         /*
6683          * If the local group is busier than the selected busiest group
6684          * don't try and pull any tasks.
6685          */
6686         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6687                 goto out_balanced;
6688
6689         /*
6690          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6691          * average load.
6692          */
6693         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6694                 goto out_balanced;
6695
6696         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6697                 /*
6698                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6699                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6700                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6701                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6702                  * might end up to just move the imbalance on another group
6703                  */
6704                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6705                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6706                         goto out_balanced;
6707         } else {
6708                 /*
6709                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
6710                  * imbalance_pct to be conservative.
6711                  */
6712                 if (100 * busiest->avg_load <=
6713                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
6714                         goto out_balanced;
6715         }
6716
6717 force_balance:
6718         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
6719         calculate_imbalance(env, &sds);
6720         return sds.busiest;
6721
6722 out_balanced:
6723         env->imbalance = 0;
6724         return NULL;
6725 }
6726
6727 /*
6728  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
6729  */
6730 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
6731                                      struct sched_group *group)
6732 {
6733         struct rq *busiest = NULL, *rq;
6734         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
6735         int i;
6736
6737         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6738                 unsigned long capacity, capacity_factor, wl;
6739                 enum fbq_type rt;
6740
6741                 rq = cpu_rq(i);
6742                 rt = fbq_classify_rq(rq);
6743
6744                 /*
6745                  * We classify groups/runqueues into three groups:
6746                  *  - regular: there are !numa tasks
6747                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
6748                  *  - all:     there is no distinction
6749                  *
6750                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6751                  * ignore those when there's better options.
6752                  *
6753                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6754                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6755                  * queue by moving tasks around inside the node.
6756                  *
6757                  * If we cannot move enough load due to this classification
6758                  * the next pass will adjust the group classification and
6759                  * allow migration of more tasks.
6760                  *
6761                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6762                  */
6763                 if (rt > env->fbq_type)
6764                         continue;
6765
6766                 capacity = capacity_of(i);
6767                 capacity_factor = DIV_ROUND_CLOSEST(capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE);
6768                 if (!capacity_factor)
6769                         capacity_factor = fix_small_capacity(env->sd, group);
6770
6771                 wl = weighted_cpuload(i);
6772
6773                 /*
6774                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6775                  * which is not scaled with the cpu capacity.
6776                  */
6777                 if (capacity_factor && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6778                         continue;
6779
6780                 /*
6781                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6782                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
6783                  * that the load can be moved away from the cpu that is
6784                  * potentially running at a lower capacity.
6785                  *
6786                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
6787                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6788                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
6789                  * our previous maximum.
6790                  */
6791                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
6792                         busiest_load = wl;
6793                         busiest_capacity = capacity;
6794                         busiest = rq;
6795                 }
6796         }
6797
6798         return busiest;
6799 }
6800
6801 /*
6802  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6803  * so long as it is large enough.
6804  */
6805 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6806
6807 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6808 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6809
6810 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6811 {
6812         struct sched_domain *sd = env->sd;
6813
6814         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6815
6816                 /*
6817                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6818                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6819                  * lowest numbered CPUs.
6820                  */
6821                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6822                         return 1;
6823         }
6824
6825         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6826 }
6827
6828 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6829
6830 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6831 {
6832         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6833         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6834         int cpu, balance_cpu = -1;
6835
6836         /*
6837          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6838          * to do the newly idle load balance.
6839          */
6840         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6841                 return 1;
6842
6843         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6844         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6845         /* Try to find first idle cpu */
6846         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6847                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6848                         continue;
6849
6850                 balance_cpu = cpu;
6851                 break;
6852         }
6853
6854         if (balance_cpu == -1)
6855                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6856
6857         /*
6858          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6859          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6860          */
6861         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6862 }
6863
6864 /*
6865  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6866  * tasks if there is an imbalance.
6867  */
6868 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6869                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6870                         int *continue_balancing)
6871 {
6872         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6873         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6874         struct sched_group *group;
6875         struct rq *busiest;
6876         unsigned long flags;
6877         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
6878
6879         struct lb_env env = {
6880                 .sd             = sd,
6881                 .dst_cpu        = this_cpu,
6882                 .dst_rq         = this_rq,
6883                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6884                 .idle           = idle,
6885                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6886                 .cpus           = cpus,
6887                 .fbq_type       = all,
6888                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
6889         };
6890
6891         /*
6892          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6893          * other cpus in our group
6894          */
6895         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6896                 env.dst_grpmask = NULL;
6897
6898         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6899
6900         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6901
6902 redo:
6903         if (!should_we_balance(&env)) {
6904                 *continue_balancing = 0;
6905                 goto out_balanced;
6906         }
6907
6908         group = find_busiest_group(&env);
6909         if (!group) {
6910                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6911                 goto out_balanced;
6912         }
6913
6914         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6915         if (!busiest) {
6916                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6917                 goto out_balanced;
6918         }
6919
6920         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6921
6922         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6923
6924         ld_moved = 0;
6925         if (busiest->nr_running > 1) {
6926                 /*
6927                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6928                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6929                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6930                  * correctly treated as an imbalance.
6931                  */
6932                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6933                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6934                 env.src_rq    = busiest;
6935                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6936
6937 more_balance:
6938                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6939
6940                 /*
6941                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6942                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6943                  */
6944                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
6945
6946                 /*
6947                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
6948                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
6949                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
6950                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
6951                  * See task_rq_lock() family for the details.
6952                  */
6953
6954                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
6955
6956                 if (cur_ld_moved) {
6957                         attach_tasks(&env);
6958                         ld_moved += cur_ld_moved;
6959                 }
6960
6961                 local_irq_restore(flags);
6962
6963                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6964                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6965                         goto more_balance;
6966                 }
6967
6968                 /*
6969                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6970                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6971                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6972                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6973                  * sched_group.
6974                  *
6975                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6976                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6977                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6978                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6979                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6980                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6981                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6982                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6983                  * This however should not happen so much in practice and
6984                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6985                  * excess load moved.
6986                  */
6987                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6988
6989                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6990                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6991
6992                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6993                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6994                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6995                         env.loop         = 0;
6996                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6997
6998                         /*
6999                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7000                          * need to continue with same src_cpu.
7001                          */
7002                         goto more_balance;
7003                 }
7004
7005                 /*
7006                  * We failed to reach balance because of affinity.
7007                  */
7008                 if (sd_parent) {
7009                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7010
7011                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7012                                 *group_imbalance = 1;
7013                 }
7014
7015                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7016                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7017                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7018                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7019                                 env.loop = 0;
7020                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7021                                 goto redo;
7022                         }
7023                         goto out_all_pinned;
7024                 }
7025         }
7026
7027         if (!ld_moved) {
7028                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7029                 /*
7030                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7031                  * We do not want newidle balance, which can be very
7032                  * frequent, pollute the failure counter causing
7033                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7034                  */
7035                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7036                         sd->nr_balance_failed++;
7037
7038                 if (need_active_balance(&env)) {
7039                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7040
7041                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7042                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7043                          * moved to this_cpu
7044                          */
7045                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7046                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7047                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7048                                                             flags);
7049                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7050                                 goto out_one_pinned;
7051                         }
7052
7053                         /*
7054                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7055                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7056                          * only after active load balance is finished.
7057                          */
7058                         if (!busiest->active_balance) {
7059                                 busiest->active_balance = 1;
7060                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7061                                 active_balance = 1;
7062                         }
7063                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7064
7065                         if (active_balance) {
7066                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7067                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7068                                         &busiest->active_balance_work);
7069                         }
7070
7071                         /*
7072                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7073                          * counter.
7074                          */
7075                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7076                 }
7077         } else
7078                 sd->nr_balance_failed = 0;
7079
7080         if (likely(!active_balance)) {
7081                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7082                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7083         } else {
7084                 /*
7085                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7086                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7087                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7088                  * detach_tasks).
7089                  */
7090                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7091                         sd->balance_interval *= 2;
7092         }
7093
7094         goto out;
7095
7096 out_balanced:
7097         /*
7098          * We reach balance although we may have faced some affinity
7099          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7100          */
7101         if (sd_parent) {
7102                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7103
7104                 if (*group_imbalance)
7105                         *group_imbalance = 0;
7106         }
7107
7108 out_all_pinned:
7109         /*
7110          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7111          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7112          * can try to migrate them.
7113          */
7114         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7115
7116         sd->nr_balance_failed = 0;
7117
7118 out_one_pinned:
7119         /* tune up the balancing interval */
7120         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7121                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7122                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7123                 sd->balance_interval *= 2;
7124
7125         ld_moved = 0;
7126 out:
7127         return ld_moved;
7128 }
7129
7130 static inline unsigned long
7131 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7132 {
7133         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7134
7135         if (cpu_busy)
7136                 interval *= sd->busy_factor;
7137
7138         /* scale ms to jiffies */
7139         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7140         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7141
7142         return interval;
7143 }
7144
7145 static inline void
7146 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7147 {
7148         unsigned long interval, next;
7149
7150         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7151         next = sd->last_balance + interval;
7152
7153         if (time_after(*next_balance, next))
7154                 *next_balance = next;
7155 }
7156
7157 /*
7158  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7159  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7160  */
7161 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7162 {
7163         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7164         int this_cpu = this_rq->cpu;
7165         struct sched_domain *sd;
7166         int pulled_task = 0;
7167         u64 curr_cost = 0;
7168
7169         idle_enter_fair(this_rq);
7170
7171         /*
7172          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7173          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7174          */
7175         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7176
7177         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7178             !this_rq->rd->overload) {
7179                 rcu_read_lock();
7180                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7181                 if (sd)
7182                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7183                 rcu_read_unlock();
7184
7185                 goto out;
7186         }
7187
7188         /*
7189          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
7190          */
7191         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7192
7193         update_blocked_averages(this_cpu);
7194         rcu_read_lock();
7195         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7196                 int continue_balancing = 1;
7197                 u64 t0, domain_cost;
7198
7199                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7200                         continue;
7201
7202                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7203                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7204                         break;
7205                 }
7206
7207                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7208                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7209
7210                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7211                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7212                                                    &continue_balancing);
7213
7214                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7215                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7216                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7217
7218                         curr_cost += domain_cost;
7219                 }
7220
7221                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7222
7223                 /*
7224                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7225                  * now runnable tasks on this rq.
7226                  */
7227                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7228                         break;
7229         }
7230         rcu_read_unlock();
7231
7232         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7233
7234         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7235                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7236
7237         /*
7238          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7239          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7240          * pretend we pulled a task.
7241          */
7242         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7243                 pulled_task = 1;
7244
7245 out:
7246         /* Move the next balance forward */
7247         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7248                 this_rq->next_balance = next_balance;
7249
7250         /* Is there a task of a high priority class? */
7251         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7252                 pulled_task = -1;
7253
7254         if (pulled_task) {
7255                 idle_exit_fair(this_rq);
7256                 this_rq->idle_stamp = 0;
7257         }
7258
7259         return pulled_task;
7260 }
7261
7262 /*
7263  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7264  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7265  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7266  * avoids physical / logical imbalances.
7267  */
7268 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7269 {
7270         struct rq *busiest_rq = data;
7271         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7272         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7273         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7274         struct sched_domain *sd;
7275         struct task_struct *p = NULL;
7276
7277         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7278
7279         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7280         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7281                      !busiest_rq->active_balance))
7282                 goto out_unlock;
7283
7284         /* Is there any task to move? */
7285         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7286                 goto out_unlock;
7287
7288         /*
7289          * This condition is "impossible", if it occurs
7290          * we need to fix it. Originally reported by
7291          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7292          */
7293         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7294
7295         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7296         rcu_read_lock();
7297         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7298                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7299                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7300                                 break;
7301         }
7302
7303         if (likely(sd)) {
7304                 struct lb_env env = {
7305                         .sd             = sd,
7306                         .dst_cpu        = target_cpu,
7307                         .dst_rq         = target_rq,
7308                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7309                         .src_rq         = busiest_rq,
7310                         .idle           = CPU_IDLE,
7311                 };
7312
7313                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7314
7315                 p = detach_one_task(&env);
7316                 if (p)
7317                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7318                 else
7319                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7320         }
7321         rcu_read_unlock();
7322 out_unlock:
7323         busiest_rq->active_balance = 0;
7324         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7325
7326         if (p)
7327                 attach_one_task(target_rq, p);
7328
7329         local_irq_enable();
7330
7331         return 0;
7332 }
7333
7334 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7335 {
7336         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7337 }
7338
7339 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7340 /*
7341  * idle load balancing details
7342  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7343  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7344  *   load balancing for all the idle CPUs.
7345  */
7346 static struct {
7347         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7348         atomic_t nr_cpus;
7349         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7350 } nohz ____cacheline_aligned;
7351
7352 static inline int find_new_ilb(void)
7353 {
7354         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7355
7356         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7357                 return ilb;
7358
7359         return nr_cpu_ids;
7360 }
7361
7362 /*
7363  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7364  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7365  * CPU (if there is one).
7366  */
7367 static void nohz_balancer_kick(void)
7368 {
7369         int ilb_cpu;
7370
7371         nohz.next_balance++;
7372
7373         ilb_cpu = find_new_ilb();
7374
7375         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7376                 return;
7377
7378         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7379                 return;
7380         /*
7381          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7382          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7383          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7384          * will be run before returning from the IPI.
7385          */
7386         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7387         return;
7388 }
7389
7390 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7391 {
7392         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7393                 /*
7394                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7395                  */
7396                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7397                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7398                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7399                 }
7400                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7401         }
7402 }
7403
7404 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7405 {
7406         struct sched_domain *sd;
7407         int cpu = smp_processor_id();
7408
7409         rcu_read_lock();
7410         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7411
7412         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7413                 goto unlock;
7414         sd->nohz_idle = 0;
7415
7416         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7417 unlock:
7418         rcu_read_unlock();
7419 }
7420
7421 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7422 {
7423         struct sched_domain *sd;
7424         int cpu = smp_processor_id();
7425
7426         rcu_read_lock();
7427         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7428
7429         if (!sd || sd->nohz_idle)
7430                 goto unlock;
7431         sd->nohz_idle = 1;
7432
7433         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7434 unlock:
7435         rcu_read_unlock();
7436 }
7437
7438 /*
7439  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7440  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7441  */
7442 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7443 {
7444         /*
7445          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7446          */
7447         if (!cpu_active(cpu))
7448                 return;
7449
7450         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7451                 return;
7452
7453         /*
7454          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7455          */
7456         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7457                 return;
7458
7459         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7460         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7461         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7462 }
7463
7464 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7465                                         unsigned long action, void *hcpu)
7466 {
7467         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7468         case CPU_DYING:
7469                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7470                 return NOTIFY_OK;
7471         default:
7472                 return NOTIFY_DONE;
7473         }
7474 }
7475 #endif
7476
7477 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7478
7479 /*
7480  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7481  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7482  */
7483 void update_max_interval(void)
7484 {
7485         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7486 }
7487
7488 /*
7489  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7490  * and initiates a balancing operation if so.
7491  *
7492  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7493  */
7494 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7495 {
7496         int continue_balancing = 1;
7497         int cpu = rq->cpu;
7498         unsigned long interval;
7499         struct sched_domain *sd;
7500         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7501         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7502         int update_next_balance = 0;
7503         int need_serialize, need_decay = 0;
7504         u64 max_cost = 0;
7505
7506         update_blocked_averages(cpu);
7507
7508         rcu_read_lock();
7509         for_each_domain(cpu, sd) {
7510                 /*
7511                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7512                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7513                  */
7514                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7515                         sd->max_newidle_lb_cost =
7516                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7517                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7518                         need_decay = 1;
7519                 }
7520                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7521
7522                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7523                         continue;
7524
7525                 /*
7526                  * Stop the load balance at this level. There is another
7527                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7528                  * actively.
7529                  */
7530                 if (!continue_balancing) {
7531                         if (need_decay)
7532                                 continue;
7533                         break;
7534                 }
7535
7536                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7537
7538                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7539                 if (need_serialize) {
7540                         if (!spin_trylock(&balancing))
7541                                 goto out;
7542                 }
7543
7544                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7545                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7546                                 /*
7547                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7548                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7549                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7550                                  */
7551                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7552                         }
7553                         sd->last_balance = jiffies;
7554                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7555                 }
7556                 if (need_serialize)
7557                         spin_unlock(&balancing);
7558 out:
7559                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7560                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7561                         update_next_balance = 1;
7562                 }
7563         }
7564         if (need_decay) {
7565                 /*
7566                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7567                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7568                  */
7569                 rq->max_idle_balance_cost =
7570                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7571         }
7572         rcu_read_unlock();
7573
7574         /*
7575          * next_balance will be updated only when there is a need.
7576          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7577          * updated.
7578          */
7579         if (likely(update_next_balance))
7580                 rq->next_balance = next_balance;
7581 }
7582
7583 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7584 /*
7585  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7586  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7587  */
7588 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7589 {
7590         int this_cpu = this_rq->cpu;
7591         struct rq *rq;
7592         int balance_cpu;
7593
7594         if (idle != CPU_IDLE ||
7595             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7596                 goto end;
7597
7598         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7599                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7600                         continue;
7601
7602                 /*
7603                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7604                  * work being done for other cpus. Next load
7605                  * balancing owner will pick it up.
7606                  */
7607                 if (need_resched())
7608                         break;
7609
7610                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7611
7612                 /*
7613                  * If time for next balance is due,
7614                  * do the balance.
7615                  */
7616                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7617                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7618                         update_rq_clock(rq);
7619                         update_idle_cpu_load(rq);
7620                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7621                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7622                 }
7623
7624                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
7625                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
7626         }
7627         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
7628 end:
7629         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7630 }
7631
7632 /*
7633  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7634  * of an idle cpu is the system.
7635  *   - This rq has more than one task.
7636  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
7637  *     busy cpu's exceeding the group's capacity.
7638  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7639  *     domain span are idle.
7640  */
7641 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7642 {
7643         unsigned long now = jiffies;
7644         struct sched_domain *sd;
7645         struct sched_group_capacity *sgc;
7646         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7647
7648         if (unlikely(rq->idle_balance))
7649                 return 0;
7650
7651        /*
7652         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7653         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7654         */
7655         set_cpu_sd_state_busy();
7656         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7657
7658         /*
7659          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7660          * balancing.
7661          */
7662         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7663                 return 0;
7664
7665         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7666                 return 0;
7667
7668         if (rq->nr_running >= 2)
7669                 goto need_kick;
7670
7671         rcu_read_lock();
7672         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7673
7674         if (sd) {
7675                 sgc = sd->groups->sgc;
7676                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
7677
7678                 if (nr_busy > 1)
7679                         goto need_kick_unlock;
7680         }
7681
7682         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
7683
7684         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
7685                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
7686                 goto need_kick_unlock;
7687
7688         rcu_read_unlock();
7689         return 0;
7690
7691 need_kick_unlock:
7692         rcu_read_unlock();
7693 need_kick:
7694         return 1;
7695 }
7696 #else
7697 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
7698 #endif
7699
7700 /*
7701  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
7702  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
7703  */
7704 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
7705 {
7706         struct rq *this_rq = this_rq();
7707         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
7708                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7709
7710         rebalance_domains(this_rq, idle);
7711
7712         /*
7713          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
7714          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
7715          * stopped.
7716          */
7717         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
7718 }
7719
7720 /*
7721  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
7722  */
7723 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
7724 {
7725         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
7726         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
7727                 return;
7728
7729         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
7730                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
7731 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7732         if (nohz_kick_needed(rq))
7733                 nohz_balancer_kick();
7734 #endif
7735 }
7736
7737 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
7738 {
7739         update_sysctl();
7740
7741         update_runtime_enabled(rq);
7742 }
7743
7744 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
7745 {
7746         update_sysctl();
7747
7748         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
7749         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
7750 }
7751
7752 #endif /* CONFIG_SMP */
7753
7754 /*
7755  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
7756  */
7757 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
7758 {
7759         struct cfs_rq *cfs_rq;
7760         struct sched_entity *se = &curr->se;
7761
7762         for_each_sched_entity(se) {
7763                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7764                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
7765         }
7766
7767         if (numabalancing_enabled)
7768                 task_tick_numa(rq, curr);
7769
7770         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
7771 }
7772
7773 /*
7774  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
7775  *  - child not yet on the tasklist
7776  *  - preemption disabled
7777  */
7778 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
7779 {
7780         struct cfs_rq *cfs_rq;
7781         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
7782         int this_cpu = smp_processor_id();
7783         struct rq *rq = this_rq();
7784         unsigned long flags;
7785
7786         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7787
7788         update_rq_clock(rq);
7789
7790         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
7791         curr = cfs_rq->curr;
7792
7793         /*
7794          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
7795          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
7796          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
7797          * of child point to valid ones.
7798          */
7799         rcu_read_lock();
7800         __set_task_cpu(p, this_cpu);
7801         rcu_read_unlock();
7802
7803         update_curr(cfs_rq);
7804
7805         if (curr)
7806                 se->vruntime = curr->vruntime;
7807         place_entity(cfs_rq, se, 1);
7808
7809         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
7810                 /*
7811                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
7812                  * 'current' within the tree based on its new key value.
7813                  */
7814                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
7815                 resched_curr(rq);
7816         }
7817
7818         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7819
7820         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7821 }
7822
7823 /*
7824  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
7825  * the current task.
7826  */
7827 static void
7828 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
7829 {
7830         if (!task_on_rq_queued(p))
7831                 return;
7832
7833         /*
7834          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
7835          * our priority decreased, or if we are not currently running on
7836          * this runqueue and our priority is higher than the current's
7837          */
7838         if (rq->curr == p) {
7839                 if (p->prio > oldprio)
7840                         resched_curr(rq);
7841         } else
7842                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7843 }
7844
7845 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7846 {
7847         struct sched_entity *se = &p->se;
7848         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7849
7850         /*
7851          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when it's
7852          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7853          * do the right thing.
7854          *
7855          * If it's queued, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7856          * have normalized the vruntime, if it's !queued, then only when
7857          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7858          */
7859         if (!task_on_rq_queued(p) && p->state != TASK_RUNNING) {
7860                 /*
7861                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7862                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7863                  */
7864                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7865                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7866         }
7867
7868 #ifdef CONFIG_SMP
7869         /*
7870         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7871         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7872         * switch back.
7873         */
7874         if (se->avg.decay_count) {
7875                 __synchronize_entity_decay(se);
7876                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7877         }
7878 #endif
7879 }
7880
7881 /*
7882  * We switched to the sched_fair class.
7883  */
7884 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7885 {
7886 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7887         struct sched_entity *se = &p->se;
7888         /*
7889          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
7890          * class maintain depth value), reset depth properly.
7891          */
7892         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7893 #endif
7894         if (!task_on_rq_queued(p))
7895                 return;
7896
7897         /*
7898          * We were most likely switched from sched_rt, so
7899          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7900          * if we can still preempt the current task.
7901          */
7902         if (rq->curr == p)
7903                 resched_curr(rq);
7904         else
7905                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7906 }
7907
7908 /* Account for a task changing its policy or group.
7909  *
7910  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7911  * migrates between groups/classes.
7912  */
7913 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7914 {
7915         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7916
7917         for_each_sched_entity(se) {
7918                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7919
7920                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7921                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7922                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7923         }
7924 }
7925
7926 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7927 {
7928         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7929         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7930 #ifndef CONFIG_64BIT
7931         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7932 #endif
7933 #ifdef CONFIG_SMP
7934         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7935         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7936 #endif
7937 }
7938
7939 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7940 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int queued)
7941 {
7942         struct sched_entity *se = &p->se;
7943         struct cfs_rq *cfs_rq;
7944
7945         /*
7946          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7947          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7948          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7949          * bonus in place_entity()).
7950          *
7951          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7952          * ->vruntime to a relative base.
7953          *
7954          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7955          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7956          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7957          */
7958         /*
7959          * When !queued, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7960          * But there are some cases where it has already been normalized:
7961          *
7962          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7963          *   wake_up_new_task().
7964          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7965          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7966          *
7967          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7968          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7969          */
7970         if (!queued && (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7971                 queued = 1;
7972
7973         if (!queued)
7974                 se->vruntime -= cfs_rq_of(se)->min_vruntime;
7975         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7976         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
7977         if (!queued) {
7978                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7979                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7980 #ifdef CONFIG_SMP
7981                 /*
7982                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7983                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7984                  * decay.
7985                  */
7986                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7987                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
7988 #endif
7989         }
7990 }
7991
7992 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7993 {
7994         int i;
7995
7996         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7997
7998         for_each_possible_cpu(i) {
7999                 if (tg->cfs_rq)
8000                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8001                 if (tg->se)
8002                         kfree(tg->se[i]);
8003         }
8004
8005         kfree(tg->cfs_rq);
8006         kfree(tg->se);
8007 }
8008
8009 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8010 {
8011         struct cfs_rq *cfs_rq;
8012         struct sched_entity *se;
8013         int i;
8014
8015         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8016         if (!tg->cfs_rq)
8017                 goto err;
8018         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8019         if (!tg->se)
8020                 goto err;
8021
8022         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8023
8024         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8025
8026         for_each_possible_cpu(i) {
8027                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8028                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8029                 if (!cfs_rq)
8030                         goto err;
8031
8032                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8033                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8034                 if (!se)
8035                         goto err_free_rq;
8036
8037                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8038                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8039         }
8040
8041         return 1;
8042
8043 err_free_rq:
8044         kfree(cfs_rq);
8045 err:
8046         return 0;
8047 }
8048
8049 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
8050 {
8051         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8052         unsigned long flags;
8053
8054         /*
8055         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8056         * check on_list without danger of it being re-added.
8057         */
8058         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8059                 return;
8060
8061         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8062         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8063         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8064 }
8065
8066 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8067                         struct sched_entity *se, int cpu,
8068                         struct sched_entity *parent)
8069 {
8070         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8071
8072         cfs_rq->tg = tg;
8073         cfs_rq->rq = rq;
8074         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8075
8076         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8077         tg->se[cpu] = se;
8078
8079         /* se could be NULL for root_task_group */
8080         if (!se)
8081                 return;
8082
8083         if (!parent) {
8084                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8085                 se->depth = 0;
8086         } else {
8087                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8088                 se->depth = parent->depth + 1;
8089         }
8090
8091         se->my_q = cfs_rq;
8092         /* guarantee group entities always have weight */
8093         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8094         se->parent = parent;
8095 }
8096
8097 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8098
8099 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8100 {
8101         int i;
8102         unsigned long flags;
8103
8104         /*
8105          * We can't change the weight of the root cgroup.
8106          */
8107         if (!tg->se[0])
8108                 return -EINVAL;
8109
8110         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8111
8112         mutex_lock(&shares_mutex);
8113         if (tg->shares == shares)
8114                 goto done;
8115
8116         tg->shares = shares;
8117         for_each_possible_cpu(i) {
8118                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8119                 struct sched_entity *se;
8120
8121                 se = tg->se[i];
8122                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8123                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8124
8125                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8126                 update_rq_clock(rq);
8127                 for_each_sched_entity(se)
8128                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8129                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8130         }
8131
8132 done:
8133         mutex_unlock(&shares_mutex);
8134         return 0;
8135 }
8136 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8137
8138 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8139
8140 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8141 {
8142         return 1;
8143 }
8144
8145 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
8146
8147 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8148
8149
8150 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8151 {
8152         struct sched_entity *se = &task->se;
8153         unsigned int rr_interval = 0;
8154
8155         /*
8156          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8157          * idle runqueue:
8158          */
8159         if (rq->cfs.load.weight)
8160                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8161
8162         return rr_interval;
8163 }
8164
8165 /*
8166  * All the scheduling class methods:
8167  */
8168 const struct sched_class fair_sched_class = {
8169         .next                   = &idle_sched_class,
8170         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8171         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8172         .yield_task             = yield_task_fair,
8173         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8174
8175         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8176
8177         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8178         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8179
8180 #ifdef CONFIG_SMP
8181         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8182         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8183
8184         .rq_online              = rq_online_fair,
8185         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8186
8187         .task_waking            = task_waking_fair,
8188 #endif
8189
8190         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8191         .task_tick              = task_tick_fair,
8192         .task_fork              = task_fork_fair,
8193
8194         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8195         .switched_from          = switched_from_fair,
8196         .switched_to            = switched_to_fair,
8197
8198         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8199
8200         .update_curr            = update_curr_fair,
8201
8202 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8203         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8204 #endif
8205 };
8206
8207 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8208 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8209 {
8210         struct cfs_rq *cfs_rq;
8211
8212         rcu_read_lock();
8213         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8214                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8215         rcu_read_unlock();
8216 }
8217 #endif
8218
8219 __init void init_sched_fair_class(void)
8220 {
8221 #ifdef CONFIG_SMP
8222         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8223
8224 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8225         nohz.next_balance = jiffies;
8226         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8227         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8228 #endif
8229 #endif /* SMP */
8230
8231 }