f91fa5796e502f2606fa9c48a92f26e8825ab4a4
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/sched.h>
24 #include <linux/latencytop.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33
34 #include <trace/events/sched.h>
35
36 #include "sched.h"
37
38 /*
39  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
40  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
41  *
42  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
43  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
44  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
45  * based scheduling concepts.
46  *
47  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
48  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
49  */
50 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
52
53 /*
54  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
55  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
56  *
57  * Options are:
58  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
60  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
61  */
62 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
63         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
64
65 /*
66  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
67  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
68  */
69 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
71
72 /*
73  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
74  */
75 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
76
77 /*
78  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
79  * parent will (try to) run first.
80  */
81 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
82
83 /*
84  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
85  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
86  *
87  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
88  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
89  * have immediate wakeup/sleep latencies.
90  */
91 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
93
94 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
95
96 /*
97  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
98  * distribution.
99  * (default: 10msec)
100  */
101 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
102
103 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
104 /*
105  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
106  * each time a cfs_rq requests quota.
107  *
108  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
109  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
110  * we will always only issue the remaining available time.
111  *
112  * default: 5 msec, units: microseconds
113   */
114 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
115 #endif
116
117 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
118 {
119         lw->weight += inc;
120         lw->inv_weight = 0;
121 }
122
123 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
124 {
125         lw->weight -= dec;
126         lw->inv_weight = 0;
127 }
128
129 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
130 {
131         lw->weight = w;
132         lw->inv_weight = 0;
133 }
134
135 /*
136  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
137  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
138  * to users decreases. But the relationship is not linear,
139  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
140  * number of CPUs.
141  *
142  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
143  */
144 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
145 {
146         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
147         unsigned int factor;
148
149         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
150         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
151                 factor = 1;
152                 break;
153         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
154                 factor = cpus;
155                 break;
156         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
157         default:
158                 factor = 1 + ilog2(cpus);
159                 break;
160         }
161
162         return factor;
163 }
164
165 static void update_sysctl(void)
166 {
167         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
168
169 #define SET_SYSCTL(name) \
170         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
171         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
172         SET_SYSCTL(sched_latency);
173         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
174 #undef SET_SYSCTL
175 }
176
177 void sched_init_granularity(void)
178 {
179         update_sysctl();
180 }
181
182 #define WMULT_CONST     (~0U)
183 #define WMULT_SHIFT     32
184
185 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
186 {
187         unsigned long w;
188
189         if (likely(lw->inv_weight))
190                 return;
191
192         w = scale_load_down(lw->weight);
193
194         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
195                 lw->inv_weight = 1;
196         else if (unlikely(!w))
197                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
198         else
199                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
200 }
201
202 /*
203  * delta_exec * weight / lw.weight
204  *   OR
205  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
206  *
207  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e sched_prio_to_wmult[], in which case
208  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
209  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
210  *
211  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
212  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
213  */
214 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
215 {
216         u64 fact = scale_load_down(weight);
217         int shift = WMULT_SHIFT;
218
219         __update_inv_weight(lw);
220
221         if (unlikely(fact >> 32)) {
222                 while (fact >> 32) {
223                         fact >>= 1;
224                         shift--;
225                 }
226         }
227
228         /* hint to use a 32x32->64 mul */
229         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
230
231         while (fact >> 32) {
232                 fact >>= 1;
233                 shift--;
234         }
235
236         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
237 }
238
239
240 const struct sched_class fair_sched_class;
241
242 /**************************************************************
243  * CFS operations on generic schedulable entities:
244  */
245
246 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
247
248 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
249 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
250 {
251         return cfs_rq->rq;
252 }
253
254 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
255 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
256
257 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
258 {
259 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
260         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
261 #endif
262         return container_of(se, struct task_struct, se);
263 }
264
265 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
266 #define for_each_sched_entity(se) \
267                 for (; se; se = se->parent)
268
269 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
270 {
271         return p->se.cfs_rq;
272 }
273
274 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
275 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
276 {
277         return se->cfs_rq;
278 }
279
280 /* runqueue "owned" by this group */
281 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
282 {
283         return grp->my_q;
284 }
285
286 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
287 {
288         if (!cfs_rq->on_list) {
289                 /*
290                  * Ensure we either appear before our parent (if already
291                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
292                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
293                  * reduces this to two cases.
294                  */
295                 if (cfs_rq->tg->parent &&
296                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
297                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
298                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
299                 } else {
300                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
301                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
302                 }
303
304                 cfs_rq->on_list = 1;
305         }
306 }
307
308 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
309 {
310         if (cfs_rq->on_list) {
311                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
312                 cfs_rq->on_list = 0;
313         }
314 }
315
316 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
317 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
318         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
319
320 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
321 static inline struct cfs_rq *
322 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
323 {
324         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
325                 return se->cfs_rq;
326
327         return NULL;
328 }
329
330 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
331 {
332         return se->parent;
333 }
334
335 static void
336 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
337 {
338         int se_depth, pse_depth;
339
340         /*
341          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
342          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
343          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
344          * parent.
345          */
346
347         /* First walk up until both entities are at same depth */
348         se_depth = (*se)->depth;
349         pse_depth = (*pse)->depth;
350
351         while (se_depth > pse_depth) {
352                 se_depth--;
353                 *se = parent_entity(*se);
354         }
355
356         while (pse_depth > se_depth) {
357                 pse_depth--;
358                 *pse = parent_entity(*pse);
359         }
360
361         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
362                 *se = parent_entity(*se);
363                 *pse = parent_entity(*pse);
364         }
365 }
366
367 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
368
369 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
370 {
371         return container_of(se, struct task_struct, se);
372 }
373
374 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
375 {
376         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
377 }
378
379 #define entity_is_task(se)      1
380
381 #define for_each_sched_entity(se) \
382                 for (; se; se = NULL)
383
384 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
385 {
386         return &task_rq(p)->cfs;
387 }
388
389 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
390 {
391         struct task_struct *p = task_of(se);
392         struct rq *rq = task_rq(p);
393
394         return &rq->cfs;
395 }
396
397 /* runqueue "owned" by this group */
398 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
399 {
400         return NULL;
401 }
402
403 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
404 {
405 }
406
407 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
408 {
409 }
410
411 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
412                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
413
414 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
415 {
416         return NULL;
417 }
418
419 static inline void
420 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
421 {
422 }
423
424 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
425
426 static __always_inline
427 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
428
429 /**************************************************************
430  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
431  */
432
433 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
434 {
435         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
436         if (delta > 0)
437                 max_vruntime = vruntime;
438
439         return max_vruntime;
440 }
441
442 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
443 {
444         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
445         if (delta < 0)
446                 min_vruntime = vruntime;
447
448         return min_vruntime;
449 }
450
451 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
452                                 struct sched_entity *b)
453 {
454         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
455 }
456
457 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
458 {
459         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
460
461         if (cfs_rq->curr)
462                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
463
464         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
465                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
466                                                    struct sched_entity,
467                                                    run_node);
468
469                 if (!cfs_rq->curr)
470                         vruntime = se->vruntime;
471                 else
472                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
473         }
474
475         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
476         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
477 #ifndef CONFIG_64BIT
478         smp_wmb();
479         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
480 #endif
481 }
482
483 /*
484  * Enqueue an entity into the rb-tree:
485  */
486 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
487 {
488         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
489         struct rb_node *parent = NULL;
490         struct sched_entity *entry;
491         int leftmost = 1;
492
493         /*
494          * Find the right place in the rbtree:
495          */
496         while (*link) {
497                 parent = *link;
498                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
499                 /*
500                  * We dont care about collisions. Nodes with
501                  * the same key stay together.
502                  */
503                 if (entity_before(se, entry)) {
504                         link = &parent->rb_left;
505                 } else {
506                         link = &parent->rb_right;
507                         leftmost = 0;
508                 }
509         }
510
511         /*
512          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
513          * used):
514          */
515         if (leftmost)
516                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
517
518         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
519         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
520 }
521
522 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
523 {
524         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
525                 struct rb_node *next_node;
526
527                 next_node = rb_next(&se->run_node);
528                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
529         }
530
531         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
532 }
533
534 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
535 {
536         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
537
538         if (!left)
539                 return NULL;
540
541         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
542 }
543
544 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
545 {
546         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
547
548         if (!next)
549                 return NULL;
550
551         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
552 }
553
554 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
555 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
558
559         if (!last)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 /**************************************************************
566  * Scheduling class statistics methods:
567  */
568
569 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
570                 void __user *buffer, size_t *lenp,
571                 loff_t *ppos)
572 {
573         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
574         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
575
576         if (ret || !write)
577                 return ret;
578
579         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
580                                         sysctl_sched_min_granularity);
581
582 #define WRT_SYSCTL(name) \
583         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
584         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
585         WRT_SYSCTL(sched_latency);
586         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
587 #undef WRT_SYSCTL
588
589         return 0;
590 }
591 #endif
592
593 /*
594  * delta /= w
595  */
596 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
597 {
598         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
599                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
600
601         return delta;
602 }
603
604 /*
605  * The idea is to set a period in which each task runs once.
606  *
607  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
608  * this period because otherwise the slices get too small.
609  *
610  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
611  */
612 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
613 {
614         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
615                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
616         else
617                 return sysctl_sched_latency;
618 }
619
620 /*
621  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
622  * proportional to the weight.
623  *
624  * s = p*P[w/rw]
625  */
626 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
627 {
628         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
629
630         for_each_sched_entity(se) {
631                 struct load_weight *load;
632                 struct load_weight lw;
633
634                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
635                 load = &cfs_rq->load;
636
637                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
638                         lw = cfs_rq->load;
639
640                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
641                         load = &lw;
642                 }
643                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
644         }
645         return slice;
646 }
647
648 /*
649  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
650  *
651  * vs = s/w
652  */
653 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
654 {
655         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
656 }
657
658 #ifdef CONFIG_SMP
659 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
660 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
661
662 /*
663  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
664  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
665  * dependent on this value.
666  */
667 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
668 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
669 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
670
671 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
672 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
673 {
674         struct sched_avg *sa = &se->avg;
675
676         sa->last_update_time = 0;
677         /*
678          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
679          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
680          * will definitely be update (after enqueue).
681          */
682         sa->period_contrib = 1023;
683         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
684         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
685         /*
686          * At this point, util_avg won't be used in select_task_rq_fair anyway
687          */
688         sa->util_avg = 0;
689         sa->util_sum = 0;
690         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
691 }
692
693 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
694 static int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq);
695 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force);
696 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se);
697
698 /*
699  * With new tasks being created, their initial util_avgs are extrapolated
700  * based on the cfs_rq's current util_avg:
701  *
702  *   util_avg = cfs_rq->util_avg / (cfs_rq->load_avg + 1) * se.load.weight
703  *
704  * However, in many cases, the above util_avg does not give a desired
705  * value. Moreover, the sum of the util_avgs may be divergent, such
706  * as when the series is a harmonic series.
707  *
708  * To solve this problem, we also cap the util_avg of successive tasks to
709  * only 1/2 of the left utilization budget:
710  *
711  *   util_avg_cap = (1024 - cfs_rq->avg.util_avg) / 2^n
712  *
713  * where n denotes the nth task.
714  *
715  * For example, a simplest series from the beginning would be like:
716  *
717  *  task  util_avg: 512, 256, 128,  64,  32,   16,    8, ...
718  * cfs_rq util_avg: 512, 768, 896, 960, 992, 1008, 1016, ...
719  *
720  * Finally, that extrapolated util_avg is clamped to the cap (util_avg_cap)
721  * if util_avg > util_avg_cap.
722  */
723 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
724 {
725         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
726         struct sched_avg *sa = &se->avg;
727         long cap = (long)(SCHED_CAPACITY_SCALE - cfs_rq->avg.util_avg) / 2;
728         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
729         int tg_update;
730
731         if (cap > 0) {
732                 if (cfs_rq->avg.util_avg != 0) {
733                         sa->util_avg  = cfs_rq->avg.util_avg * se->load.weight;
734                         sa->util_avg /= (cfs_rq->avg.load_avg + 1);
735
736                         if (sa->util_avg > cap)
737                                 sa->util_avg = cap;
738                 } else {
739                         sa->util_avg = cap;
740                 }
741                 sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
742         }
743
744         if (entity_is_task(se)) {
745                 struct task_struct *p = task_of(se);
746                 if (p->sched_class != &fair_sched_class) {
747                         /*
748                          * For !fair tasks do:
749                          *
750                         update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
751                         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
752                         switched_from_fair(rq, p);
753                          *
754                          * such that the next switched_to_fair() has the
755                          * expected state.
756                          */
757                         se->avg.last_update_time = now;
758                         return;
759                 }
760         }
761
762         tg_update = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
763         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
764         if (tg_update)
765                 update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
766 }
767
768 #else /* !CONFIG_SMP */
769 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
770 {
771 }
772 void post_init_entity_util_avg(struct sched_entity *se)
773 {
774 }
775 static void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
776 {
777 }
778 #endif /* CONFIG_SMP */
779
780 /*
781  * Update the current task's runtime statistics.
782  */
783 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
784 {
785         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
786         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
787         u64 delta_exec;
788
789         if (unlikely(!curr))
790                 return;
791
792         delta_exec = now - curr->exec_start;
793         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
794                 return;
795
796         curr->exec_start = now;
797
798         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
799                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
800
801         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
802         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
803
804         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
805         update_min_vruntime(cfs_rq);
806
807         if (entity_is_task(curr)) {
808                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
809
810                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
811                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
812                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
813         }
814
815         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
816 }
817
818 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
819 {
820         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
821 }
822
823 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
824 static inline void
825 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
826 {
827         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
828
829         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
830             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
831                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
832
833         se->statistics.wait_start = wait_start;
834 }
835
836 static void
837 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
838 {
839         struct task_struct *p;
840         u64 delta;
841
842         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
843
844         if (entity_is_task(se)) {
845                 p = task_of(se);
846                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
847                         /*
848                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
849                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
850                          * prior to migration.
851                          */
852                         se->statistics.wait_start = delta;
853                         return;
854                 }
855                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
856         }
857
858         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
859         se->statistics.wait_count++;
860         se->statistics.wait_sum += delta;
861         se->statistics.wait_start = 0;
862 }
863
864 /*
865  * Task is being enqueued - update stats:
866  */
867 static inline void
868 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
869 {
870         /*
871          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
872          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
873          */
874         if (se != cfs_rq->curr)
875                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
876 }
877
878 static inline void
879 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
880 {
881         /*
882          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
883          * waiting task:
884          */
885         if (se != cfs_rq->curr)
886                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
887
888         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
889                 if (entity_is_task(se)) {
890                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
891
892                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
893                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
894                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
895                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
896                 }
897         }
898
899 }
900 #else
901 static inline void
902 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
903 {
904 }
905
906 static inline void
907 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
908 {
909 }
910
911 static inline void
912 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
913 {
914 }
915
916 static inline void
917 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
918 {
919 }
920 #endif
921
922 /*
923  * We are picking a new current task - update its stats:
924  */
925 static inline void
926 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
927 {
928         /*
929          * We are starting a new run period:
930          */
931         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
932 }
933
934 /**************************************************
935  * Scheduling class queueing methods:
936  */
937
938 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
939 /*
940  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
941  * calculated based on the tasks virtual memory size and
942  * numa_balancing_scan_size.
943  */
944 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
945 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
946
947 /* Portion of address space to scan in MB */
948 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
949
950 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
951 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
952
953 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
954 {
955         unsigned long rss = 0;
956         unsigned long nr_scan_pages;
957
958         /*
959          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
960          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
961          * on resident pages
962          */
963         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
964         rss = get_mm_rss(p->mm);
965         if (!rss)
966                 rss = nr_scan_pages;
967
968         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
969         return rss / nr_scan_pages;
970 }
971
972 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
973 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
974
975 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
976 {
977         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
978         unsigned int scan, floor;
979         unsigned int windows = 1;
980
981         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
982                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
983         floor = 1000 / windows;
984
985         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
986         return max_t(unsigned int, floor, scan);
987 }
988
989 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
990 {
991         unsigned int smin = task_scan_min(p);
992         unsigned int smax;
993
994         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
995         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
996         return max(smin, smax);
997 }
998
999 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1000 {
1001         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
1002         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1003 }
1004
1005 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1006 {
1007         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
1008         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
1009 }
1010
1011 struct numa_group {
1012         atomic_t refcount;
1013
1014         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
1015         int nr_tasks;
1016         pid_t gid;
1017         int active_nodes;
1018
1019         struct rcu_head rcu;
1020         unsigned long total_faults;
1021         unsigned long max_faults_cpu;
1022         /*
1023          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
1024          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
1025          * more by CPU use than by memory faults.
1026          */
1027         unsigned long *faults_cpu;
1028         unsigned long faults[0];
1029 };
1030
1031 /* Shared or private faults. */
1032 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
1033
1034 /* Memory and CPU locality */
1035 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
1036
1037 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
1038 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
1039
1040 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
1041 {
1042         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
1043 }
1044
1045 /*
1046  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
1047  * occupy the first half of the array. The second half of the
1048  * array is for current counters, which are averaged into the
1049  * first set by task_numa_placement.
1050  */
1051 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
1052 {
1053         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
1054 }
1055
1056 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
1057 {
1058         if (!p->numa_faults)
1059                 return 0;
1060
1061         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1062                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1063 }
1064
1065 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
1066 {
1067         if (!p->numa_group)
1068                 return 0;
1069
1070         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1071                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1072 }
1073
1074 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
1075 {
1076         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
1077                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
1078 }
1079
1080 /*
1081  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1082  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1083  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1084  */
1085 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1086
1087 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1088 {
1089         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1090 }
1091
1092 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1093 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1094                                         int maxdist, bool task)
1095 {
1096         unsigned long score = 0;
1097         int node;
1098
1099         /*
1100          * All nodes are directly connected, and the same distance
1101          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1102          */
1103         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1104                 return 0;
1105
1106         /*
1107          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1108          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1109          */
1110         for_each_online_node(node) {
1111                 unsigned long faults;
1112                 int dist = node_distance(nid, node);
1113
1114                 /*
1115                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1116                  * for placement; nid was already counted.
1117                  */
1118                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1119                         continue;
1120
1121                 /*
1122                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1123                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1124                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1125                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1126                  * of each group. Skip other nodes.
1127                  */
1128                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1129                                         dist > maxdist)
1130                         continue;
1131
1132                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1133                 if (task)
1134                         faults = task_faults(p, node);
1135                 else
1136                         faults = group_faults(p, node);
1137
1138                 /*
1139                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1140                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1141                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1142                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1143                  * The further away a node is, the less the faults count.
1144                  * This seems to result in good task placement.
1145                  */
1146                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1147                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1148                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1149                 }
1150
1151                 score += faults;
1152         }
1153
1154         return score;
1155 }
1156
1157 /*
1158  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1159  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1160  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1161  * evenly spread out between numa nodes.
1162  */
1163 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1164                                         int dist)
1165 {
1166         unsigned long faults, total_faults;
1167
1168         if (!p->numa_faults)
1169                 return 0;
1170
1171         total_faults = p->total_numa_faults;
1172
1173         if (!total_faults)
1174                 return 0;
1175
1176         faults = task_faults(p, nid);
1177         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1178
1179         return 1000 * faults / total_faults;
1180 }
1181
1182 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1183                                          int dist)
1184 {
1185         unsigned long faults, total_faults;
1186
1187         if (!p->numa_group)
1188                 return 0;
1189
1190         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1191
1192         if (!total_faults)
1193                 return 0;
1194
1195         faults = group_faults(p, nid);
1196         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1197
1198         return 1000 * faults / total_faults;
1199 }
1200
1201 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1202                                 int src_nid, int dst_cpu)
1203 {
1204         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1205         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1206         int last_cpupid, this_cpupid;
1207
1208         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1209
1210         /*
1211          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1212          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1213          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1214          *
1215          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1216          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1217          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1218          *
1219          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1220          * same result twice in a row, given these samples are fully
1221          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1222          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1223          *
1224          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1225          * act on an unlikely task<->page relation.
1226          */
1227         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1228         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1229                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1230                 return false;
1231
1232         /* Always allow migrate on private faults */
1233         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1234                 return true;
1235
1236         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1237         if (!ng)
1238                 return true;
1239
1240         /*
1241          * Destination node is much more heavily used than the source
1242          * node? Allow migration.
1243          */
1244         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1245                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1246                 return true;
1247
1248         /*
1249          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1250          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1251          *
1252          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1253          * --------------- * - > ---------------
1254          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1255          */
1256         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1257                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1258 }
1259
1260 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1261 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1262 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1263 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1264 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1265
1266 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1267 struct numa_stats {
1268         unsigned long nr_running;
1269         unsigned long load;
1270
1271         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1272         unsigned long compute_capacity;
1273
1274         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1275         unsigned long task_capacity;
1276         int has_free_capacity;
1277 };
1278
1279 /*
1280  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1281  */
1282 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1283 {
1284         int smt, cpu, cpus = 0;
1285         unsigned long capacity;
1286
1287         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1288         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1289                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1290
1291                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1292                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1293                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1294
1295                 cpus++;
1296         }
1297
1298         /*
1299          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1300          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1301          * not find this node attractive.
1302          *
1303          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1304          * imbalance and bail there.
1305          */
1306         if (!cpus)
1307                 return;
1308
1309         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1310         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1311         capacity = cpus / smt; /* cores */
1312
1313         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1314                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1315         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1316 }
1317
1318 struct task_numa_env {
1319         struct task_struct *p;
1320
1321         int src_cpu, src_nid;
1322         int dst_cpu, dst_nid;
1323
1324         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1325
1326         int imbalance_pct;
1327         int dist;
1328
1329         struct task_struct *best_task;
1330         long best_imp;
1331         int best_cpu;
1332 };
1333
1334 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1335                              struct task_struct *p, long imp)
1336 {
1337         if (env->best_task)
1338                 put_task_struct(env->best_task);
1339         if (p)
1340                 get_task_struct(p);
1341
1342         env->best_task = p;
1343         env->best_imp = imp;
1344         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1345 }
1346
1347 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1348                                 struct task_numa_env *env)
1349 {
1350         long imb, old_imb;
1351         long orig_src_load, orig_dst_load;
1352         long src_capacity, dst_capacity;
1353
1354         /*
1355          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1356          *
1357          * src_load        dst_load
1358          * ------------ vs ---------
1359          * src_capacity    dst_capacity
1360          */
1361         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1362         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1363
1364         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1365         if (dst_load < src_load)
1366                 swap(dst_load, src_load);
1367
1368         /* Is the difference below the threshold? */
1369         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1370               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1371         if (imb <= 0)
1372                 return false;
1373
1374         /*
1375          * The imbalance is above the allowed threshold.
1376          * Compare it with the old imbalance.
1377          */
1378         orig_src_load = env->src_stats.load;
1379         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1380
1381         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1382                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1383
1384         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1385                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1386
1387         /* Would this change make things worse? */
1388         return (imb > old_imb);
1389 }
1390
1391 /*
1392  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1393  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1394  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1395  * be exchanged with the source task
1396  */
1397 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1398                               long taskimp, long groupimp)
1399 {
1400         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1401         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1402         struct task_struct *cur;
1403         long src_load, dst_load;
1404         long load;
1405         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1406         long moveimp = imp;
1407         int dist = env->dist;
1408
1409         rcu_read_lock();
1410         cur = task_rcu_dereference(&dst_rq->curr);
1411         if (cur && ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur)))
1412                 cur = NULL;
1413
1414         /*
1415          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1416          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1417          */
1418         if (cur == env->p)
1419                 goto unlock;
1420
1421         /*
1422          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1423          * source and destination node. Calculate the total differential for
1424          * the source task and potential destination task. The more negative
1425          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1426          * be incurred if the tasks were swapped.
1427          */
1428         if (cur) {
1429                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1430                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1431                         goto unlock;
1432
1433                 /*
1434                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1435                  * in any group then look only at task weights.
1436                  */
1437                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1438                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1439                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1440                         /*
1441                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1442                          * tasks within a group over tiny differences.
1443                          */
1444                         if (cur->numa_group)
1445                                 imp -= imp/16;
1446                 } else {
1447                         /*
1448                          * Compare the group weights. If a task is all by
1449                          * itself (not part of a group), use the task weight
1450                          * instead.
1451                          */
1452                         if (cur->numa_group)
1453                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1454                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1455                         else
1456                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1457                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1458                 }
1459         }
1460
1461         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1462                 goto unlock;
1463
1464         if (!cur) {
1465                 /* Is there capacity at our destination? */
1466                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1467                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1468                         goto unlock;
1469
1470                 goto balance;
1471         }
1472
1473         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1474         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1475                         dst_rq->nr_running == 1)
1476                 goto assign;
1477
1478         /*
1479          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1480          */
1481 balance:
1482         load = task_h_load(env->p);
1483         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1484         src_load = env->src_stats.load - load;
1485
1486         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1487                 /*
1488                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1489                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1490                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1491                  * so an actually idle CPU will win.
1492                  */
1493                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1494                         imp = moveimp - 1;
1495                         cur = NULL;
1496                         goto assign;
1497                 }
1498         }
1499
1500         if (imp <= env->best_imp)
1501                 goto unlock;
1502
1503         if (cur) {
1504                 load = task_h_load(cur);
1505                 dst_load -= load;
1506                 src_load += load;
1507         }
1508
1509         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1510                 goto unlock;
1511
1512         /*
1513          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1514          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1515          */
1516         if (!cur)
1517                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1518
1519 assign:
1520         task_numa_assign(env, cur, imp);
1521 unlock:
1522         rcu_read_unlock();
1523 }
1524
1525 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1526                                 long taskimp, long groupimp)
1527 {
1528         int cpu;
1529
1530         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1531                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1532                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1533                         continue;
1534
1535                 env->dst_cpu = cpu;
1536                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1537         }
1538 }
1539
1540 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1541 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1542 {
1543         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1544         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1545
1546         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1547                 return false;
1548
1549         /*
1550          * Only consider a task move if the source has a higher load
1551          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1552          *
1553          *      src->load                dst->load
1554          * --------------------- vs ---------------------
1555          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1556          */
1557         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1558
1559             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1560                 return true;
1561
1562         return false;
1563 }
1564
1565 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1566 {
1567         struct task_numa_env env = {
1568                 .p = p,
1569
1570                 .src_cpu = task_cpu(p),
1571                 .src_nid = task_node(p),
1572
1573                 .imbalance_pct = 112,
1574
1575                 .best_task = NULL,
1576                 .best_imp = 0,
1577                 .best_cpu = -1,
1578         };
1579         struct sched_domain *sd;
1580         unsigned long taskweight, groupweight;
1581         int nid, ret, dist;
1582         long taskimp, groupimp;
1583
1584         /*
1585          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1586          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1587          *
1588          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1589          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1590          * to satisfy here.
1591          */
1592         rcu_read_lock();
1593         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1594         if (sd)
1595                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1596         rcu_read_unlock();
1597
1598         /*
1599          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1600          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1601          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1602          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1603          */
1604         if (unlikely(!sd)) {
1605                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1606                 return -EINVAL;
1607         }
1608
1609         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1610         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1611         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1612         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1613         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1614         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1615         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1616         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1617
1618         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1619         if (numa_has_capacity(&env))
1620                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1621
1622         /*
1623          * Look at other nodes in these cases:
1624          * - there is no space available on the preferred_nid
1625          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1626          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1627          *   we need to check other locations.
1628          */
1629         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1630                 for_each_online_node(nid) {
1631                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1632                                 continue;
1633
1634                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1635                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1636                                                 dist != env.dist) {
1637                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1638                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1639                         }
1640
1641                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1642                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1643                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1644                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1645                                 continue;
1646
1647                         env.dist = dist;
1648                         env.dst_nid = nid;
1649                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1650                         if (numa_has_capacity(&env))
1651                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1652                 }
1653         }
1654
1655         /*
1656          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1657          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1658          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1659          * settle down.
1660          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1661          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1662          */
1663         if (p->numa_group) {
1664                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1665
1666                 if (env.best_cpu == -1)
1667                         nid = env.src_nid;
1668                 else
1669                         nid = env.dst_nid;
1670
1671                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1672                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1673         }
1674
1675         /* No better CPU than the current one was found. */
1676         if (env.best_cpu == -1)
1677                 return -EAGAIN;
1678
1679         /*
1680          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1681          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1682          */
1683         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1684
1685         if (env.best_task == NULL) {
1686                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1687                 if (ret != 0)
1688                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1689                 return ret;
1690         }
1691
1692         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1693         if (ret != 0)
1694                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1695         put_task_struct(env.best_task);
1696         return ret;
1697 }
1698
1699 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1700 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1701 {
1702         unsigned long interval = HZ;
1703
1704         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1705         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1706                 return;
1707
1708         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1709         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1710         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1711
1712         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1713         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1714                 return;
1715
1716         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1717         task_numa_migrate(p);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1722  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1723  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1724  * located.
1725  */
1726 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1727 {
1728         unsigned long faults, max_faults = 0;
1729         int nid, active_nodes = 0;
1730
1731         for_each_online_node(nid) {
1732                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1733                 if (faults > max_faults)
1734                         max_faults = faults;
1735         }
1736
1737         for_each_online_node(nid) {
1738                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1739                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1740                         active_nodes++;
1741         }
1742
1743         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1744         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1745 }
1746
1747 /*
1748  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1749  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1750  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1751  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1752  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1753  */
1754 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1755 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1756
1757 /*
1758  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1759  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1760  * the page accesses are shared with other processes.
1761  * Otherwise, decrease the scan period.
1762  */
1763 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1764                         unsigned long shared, unsigned long private)
1765 {
1766         unsigned int period_slot;
1767         int ratio;
1768         int diff;
1769
1770         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1771         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1772
1773         /*
1774          * If there were no record hinting faults then either the task is
1775          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1776          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1777          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1778          * node is overloaded. In either case, scan slower
1779          */
1780         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1781                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1782                         p->numa_scan_period << 1);
1783
1784                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1785                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1786
1787                 return;
1788         }
1789
1790         /*
1791          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1792          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1793          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1794          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1795          */
1796         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1797         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1798         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1799                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1800                 if (!slot)
1801                         slot = 1;
1802                 diff = slot * period_slot;
1803         } else {
1804                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1805
1806                 /*
1807                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1808                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1809                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1810                  * speaking the intent is that there is little point
1811                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1812                  * simply bounce migrations uselessly
1813                  */
1814                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1815                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1816         }
1817
1818         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1819                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1820         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1821 }
1822
1823 /*
1824  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1825  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1826  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1827  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1828  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1829  */
1830 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1831 {
1832         u64 runtime, delta, now;
1833         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1834         now = p->se.exec_start;
1835         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1836
1837         if (p->last_task_numa_placement) {
1838                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1839                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1840         } else {
1841                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1842                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1843         }
1844
1845         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1846         p->last_task_numa_placement = now;
1847
1848         return delta;
1849 }
1850
1851 /*
1852  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1853  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1854  * otherwise workloads might not converge.
1855  */
1856 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1857 {
1858         nodemask_t nodes;
1859         int dist;
1860
1861         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1862         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1863                 return nid;
1864
1865         /*
1866          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1867          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1868          * both the node itself, and on nearby nodes.
1869          */
1870         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1871                 unsigned long score, max_score = 0;
1872                 int node, max_node = nid;
1873
1874                 dist = sched_max_numa_distance;
1875
1876                 for_each_online_node(node) {
1877                         score = group_weight(p, node, dist);
1878                         if (score > max_score) {
1879                                 max_score = score;
1880                                 max_node = node;
1881                         }
1882                 }
1883                 return max_node;
1884         }
1885
1886         /*
1887          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1888          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1889          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1890          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1891          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1892          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1893          * keep the complexity of the search down.
1894          */
1895         nodes = node_online_map;
1896         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1897                 unsigned long max_faults = 0;
1898                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1899                 int a, b;
1900
1901                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1902                 if (!find_numa_distance(dist))
1903                         continue;
1904
1905                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1906                         unsigned long faults = 0;
1907                         nodemask_t this_group;
1908                         nodes_clear(this_group);
1909
1910                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1911                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1912                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1913                                         faults += group_faults(p, b);
1914                                         node_set(b, this_group);
1915                                         node_clear(b, nodes);
1916                                 }
1917                         }
1918
1919                         /* Remember the top group. */
1920                         if (faults > max_faults) {
1921                                 max_faults = faults;
1922                                 max_group = this_group;
1923                                 /*
1924                                  * subtle: at the smallest distance there is
1925                                  * just one node left in each "group", the
1926                                  * winner is the preferred nid.
1927                                  */
1928                                 nid = a;
1929                         }
1930                 }
1931                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1932                 if (!max_faults)
1933                         break;
1934                 nodes = max_group;
1935         }
1936         return nid;
1937 }
1938
1939 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1940 {
1941         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1942         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1943         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1944         unsigned long total_faults;
1945         u64 runtime, period;
1946         spinlock_t *group_lock = NULL;
1947
1948         /*
1949          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1950          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1951          * that the field is read in a single access:
1952          */
1953         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1954         if (p->numa_scan_seq == seq)
1955                 return;
1956         p->numa_scan_seq = seq;
1957         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1958
1959         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1960                        p->numa_faults_locality[1];
1961         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1962
1963         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1964         if (p->numa_group) {
1965                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1966                 spin_lock_irq(group_lock);
1967         }
1968
1969         /* Find the node with the highest number of faults */
1970         for_each_online_node(nid) {
1971                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1972                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1973                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1974                 int priv;
1975
1976                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1977                         long diff, f_diff, f_weight;
1978
1979                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1980                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1981                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1982                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1983
1984                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1985                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1986                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1987                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1988
1989                         /*
1990                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1991                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1992                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1993                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1994                          * faults are less important.
1995                          */
1996                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1997                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1998                                    (total_faults + 1);
1999                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
2000                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
2001
2002                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
2003                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
2004                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
2005                         p->total_numa_faults += diff;
2006                         if (p->numa_group) {
2007                                 /*
2008                                  * safe because we can only change our own group
2009                                  *
2010                                  * mem_idx represents the offset for a given
2011                                  * nid and priv in a specific region because it
2012                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
2013                                  */
2014                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
2015                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
2016                                 p->numa_group->total_faults += diff;
2017                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
2018                         }
2019                 }
2020
2021                 if (faults > max_faults) {
2022                         max_faults = faults;
2023                         max_nid = nid;
2024                 }
2025
2026                 if (group_faults > max_group_faults) {
2027                         max_group_faults = group_faults;
2028                         max_group_nid = nid;
2029                 }
2030         }
2031
2032         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
2033
2034         if (p->numa_group) {
2035                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
2036                 spin_unlock_irq(group_lock);
2037                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
2038         }
2039
2040         if (max_faults) {
2041                 /* Set the new preferred node */
2042                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
2043                         sched_setnuma(p, max_nid);
2044
2045                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
2046                         numa_migrate_preferred(p);
2047         }
2048 }
2049
2050 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
2051 {
2052         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
2053 }
2054
2055 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2056 {
2057         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2058                 kfree_rcu(grp, rcu);
2059 }
2060
2061 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2062                         int *priv)
2063 {
2064         struct numa_group *grp, *my_grp;
2065         struct task_struct *tsk;
2066         bool join = false;
2067         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2068         int i;
2069
2070         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2071                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2072                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2073
2074                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2075                 if (!grp)
2076                         return;
2077
2078                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2079                 grp->active_nodes = 1;
2080                 grp->max_faults_cpu = 0;
2081                 spin_lock_init(&grp->lock);
2082                 grp->gid = p->pid;
2083                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2084                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2085                                                 nr_node_ids;
2086
2087                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2088                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2089
2090                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2091
2092                 grp->nr_tasks++;
2093                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2094         }
2095
2096         rcu_read_lock();
2097         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2098
2099         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2100                 goto no_join;
2101
2102         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2103         if (!grp)
2104                 goto no_join;
2105
2106         my_grp = p->numa_group;
2107         if (grp == my_grp)
2108                 goto no_join;
2109
2110         /*
2111          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2112          * the other task will join us.
2113          */
2114         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2115                 goto no_join;
2116
2117         /*
2118          * Tie-break on the grp address.
2119          */
2120         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2121                 goto no_join;
2122
2123         /* Always join threads in the same process. */
2124         if (tsk->mm == current->mm)
2125                 join = true;
2126
2127         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2128         if (flags & TNF_SHARED)
2129                 join = true;
2130
2131         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2132         *priv = !join;
2133
2134         if (join && !get_numa_group(grp))
2135                 goto no_join;
2136
2137         rcu_read_unlock();
2138
2139         if (!join)
2140                 return;
2141
2142         BUG_ON(irqs_disabled());
2143         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2144
2145         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2146                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2147                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2148         }
2149         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2150         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2151
2152         my_grp->nr_tasks--;
2153         grp->nr_tasks++;
2154
2155         spin_unlock(&my_grp->lock);
2156         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2157
2158         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2159
2160         put_numa_group(my_grp);
2161         return;
2162
2163 no_join:
2164         rcu_read_unlock();
2165         return;
2166 }
2167
2168 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2169 {
2170         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2171         void *numa_faults = p->numa_faults;
2172         unsigned long flags;
2173         int i;
2174
2175         if (grp) {
2176                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2177                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2178                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2179                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2180
2181                 grp->nr_tasks--;
2182                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2183                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2184                 put_numa_group(grp);
2185         }
2186
2187         p->numa_faults = NULL;
2188         kfree(numa_faults);
2189 }
2190
2191 /*
2192  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2193  */
2194 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2195 {
2196         struct task_struct *p = current;
2197         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2198         int cpu_node = task_node(current);
2199         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2200         struct numa_group *ng;
2201         int priv;
2202
2203         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2204                 return;
2205
2206         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2207         if (!p->mm)
2208                 return;
2209
2210         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2211         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2212                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2213                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2214
2215                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2216                 if (!p->numa_faults)
2217                         return;
2218
2219                 p->total_numa_faults = 0;
2220                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2221         }
2222
2223         /*
2224          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2225          * to be private if the accessing pid has not changed
2226          */
2227         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2228                 priv = 1;
2229         } else {
2230                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2231                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2232                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2233         }
2234
2235         /*
2236          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2237          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2238          * actively using should be counted as local. This allows the
2239          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2240          */
2241         ng = p->numa_group;
2242         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2243                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2244                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2245                 local = 1;
2246
2247         task_numa_placement(p);
2248
2249         /*
2250          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2251          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2252          */
2253         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2254                 numa_migrate_preferred(p);
2255
2256         if (migrated)
2257                 p->numa_pages_migrated += pages;
2258         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2259                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2260
2261         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2262         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2263         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2264 }
2265
2266 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2267 {
2268         /*
2269          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2270          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2271          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2272          * much of an issue though, since this is just used for
2273          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2274          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2275          */
2276         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2277         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2278 }
2279
2280 /*
2281  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2282  * Triggered from task_tick_numa().
2283  */
2284 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2285 {
2286         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2287         struct task_struct *p = current;
2288         struct mm_struct *mm = p->mm;
2289         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2290         struct vm_area_struct *vma;
2291         unsigned long start, end;
2292         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2293         long pages, virtpages;
2294
2295         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2296
2297         work->next = work; /* protect against double add */
2298         /*
2299          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2300          *
2301          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2302          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2303          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2304          * work.
2305          */
2306         if (p->flags & PF_EXITING)
2307                 return;
2308
2309         if (!mm->numa_next_scan) {
2310                 mm->numa_next_scan = now +
2311                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2312         }
2313
2314         /*
2315          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2316          */
2317         migrate = mm->numa_next_scan;
2318         if (time_before(now, migrate))
2319                 return;
2320
2321         if (p->numa_scan_period == 0) {
2322                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2323                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2324         }
2325
2326         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2327         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2328                 return;
2329
2330         /*
2331          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2332          * the next time around.
2333          */
2334         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2335
2336         start = mm->numa_scan_offset;
2337         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2338         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2339         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2340         if (!pages)
2341                 return;
2342
2343
2344         down_read(&mm->mmap_sem);
2345         vma = find_vma(mm, start);
2346         if (!vma) {
2347                 reset_ptenuma_scan(p);
2348                 start = 0;
2349                 vma = mm->mmap;
2350         }
2351         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2352                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2353                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2354                         continue;
2355                 }
2356
2357                 /*
2358                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2359                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2360                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2361                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2362                  */
2363                 if (!vma->vm_mm ||
2364                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2365                         continue;
2366
2367                 /*
2368                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2369                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2370                  */
2371                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2372                         continue;
2373
2374                 do {
2375                         start = max(start, vma->vm_start);
2376                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2377                         end = min(end, vma->vm_end);
2378                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2379
2380                         /*
2381                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2382                          * hpages that have at least one present PTE that
2383                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2384                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2385                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2386                          * areas faster.
2387                          */
2388                         if (nr_pte_updates)
2389                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2390                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2391
2392                         start = end;
2393                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2394                                 goto out;
2395
2396                         cond_resched();
2397                 } while (end != vma->vm_end);
2398         }
2399
2400 out:
2401         /*
2402          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2403          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2404          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2405          * scanner to the start so check it now.
2406          */
2407         if (vma)
2408                 mm->numa_scan_offset = start;
2409         else
2410                 reset_ptenuma_scan(p);
2411         up_read(&mm->mmap_sem);
2412
2413         /*
2414          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2415          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2416          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2417          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2418          */
2419         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2420                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2421                 p->node_stamp += 32 * diff;
2422         }
2423 }
2424
2425 /*
2426  * Drive the periodic memory faults..
2427  */
2428 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2429 {
2430         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2431         u64 period, now;
2432
2433         /*
2434          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2435          */
2436         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2437                 return;
2438
2439         /*
2440          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2441          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2442          * task needs to have done some actual work before we bother with
2443          * NUMA placement.
2444          */
2445         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2446         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2447
2448         if (now > curr->node_stamp + period) {
2449                 if (!curr->node_stamp)
2450                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2451                 curr->node_stamp += period;
2452
2453                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2454                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2455                         task_work_add(curr, work, true);
2456                 }
2457         }
2458 }
2459 #else
2460 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2461 {
2462 }
2463
2464 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2465 {
2466 }
2467
2468 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2469 {
2470 }
2471 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2472
2473 static void
2474 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2475 {
2476         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2477         if (!parent_entity(se))
2478                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2479 #ifdef CONFIG_SMP
2480         if (entity_is_task(se)) {
2481                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2482
2483                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2484                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2485         }
2486 #endif
2487         cfs_rq->nr_running++;
2488 }
2489
2490 static void
2491 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2492 {
2493         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2494         if (!parent_entity(se))
2495                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2496 #ifdef CONFIG_SMP
2497         if (entity_is_task(se)) {
2498                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2499                 list_del_init(&se->group_node);
2500         }
2501 #endif
2502         cfs_rq->nr_running--;
2503 }
2504
2505 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2506 # ifdef CONFIG_SMP
2507 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2508 {
2509         long tg_weight, load, shares;
2510
2511         /*
2512          * This really should be: cfs_rq->avg.load_avg, but instead we use
2513          * cfs_rq->load.weight, which is its upper bound. This helps ramp up
2514          * the shares for small weight interactive tasks.
2515          */
2516         load = scale_load_down(cfs_rq->load.weight);
2517
2518         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2519
2520         /* Ensure tg_weight >= load */
2521         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2522         tg_weight += load;
2523
2524         shares = (tg->shares * load);
2525         if (tg_weight)
2526                 shares /= tg_weight;
2527
2528         if (shares < MIN_SHARES)
2529                 shares = MIN_SHARES;
2530         if (shares > tg->shares)
2531                 shares = tg->shares;
2532
2533         return shares;
2534 }
2535 # else /* CONFIG_SMP */
2536 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2537 {
2538         return tg->shares;
2539 }
2540 # endif /* CONFIG_SMP */
2541
2542 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2543                             unsigned long weight)
2544 {
2545         if (se->on_rq) {
2546                 /* commit outstanding execution time */
2547                 if (cfs_rq->curr == se)
2548                         update_curr(cfs_rq);
2549                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2550         }
2551
2552         update_load_set(&se->load, weight);
2553
2554         if (se->on_rq)
2555                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2556 }
2557
2558 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2559
2560 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2561 {
2562         struct task_group *tg;
2563         struct sched_entity *se;
2564         long shares;
2565
2566         tg = cfs_rq->tg;
2567         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2568         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2569                 return;
2570 #ifndef CONFIG_SMP
2571         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2572                 return;
2573 #endif
2574         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2575
2576         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2577 }
2578 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2579 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2580 {
2581 }
2582 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2583
2584 #ifdef CONFIG_SMP
2585 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2586 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2587         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2588         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2589         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2590         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2591         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2592         0x85aac367, 0x82cd8698,
2593 };
2594
2595 /*
2596  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2597  * over-estimates when re-combining.
2598  */
2599 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2600             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2601          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2602         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2603 };
2604
2605 /*
2606  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n, where n%32=0). Values are rolled down to
2607  * lower integers. See Documentation/scheduler/sched-avg.txt how these
2608  * were generated:
2609  */
2610 static const u32 __accumulated_sum_N32[] = {
2611             0, 23371, 35056, 40899, 43820, 45281,
2612         46011, 46376, 46559, 46650, 46696, 46719,
2613 };
2614
2615 /*
2616  * Approximate:
2617  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2618  */
2619 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2620 {
2621         unsigned int local_n;
2622
2623         if (!n)
2624                 return val;
2625         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2626                 return 0;
2627
2628         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2629         local_n = n;
2630
2631         /*
2632          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2633          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2634          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2635          *
2636          * To achieve constant time decay_load.
2637          */
2638         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2639                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2640                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2641         }
2642
2643         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2644         return val;
2645 }
2646
2647 /*
2648  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2649  * average will be: \Sum 1024*y^n
2650  *
2651  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2652  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2653  */
2654 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2655 {
2656         u32 contrib = 0;
2657
2658         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2659                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2660         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2661                 return LOAD_AVG_MAX;
2662
2663         /* Since n < LOAD_AVG_MAX_N, n/LOAD_AVG_PERIOD < 11 */
2664         contrib = __accumulated_sum_N32[n/LOAD_AVG_PERIOD];
2665         n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2666         contrib = decay_load(contrib, n);
2667         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2668 }
2669
2670 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2671
2672 /*
2673  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2674  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2675  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2676  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2677  *
2678  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2679  *      p0            p1           p2
2680  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2681  *
2682  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2683  *
2684  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2685  * following representation of historical load:
2686  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2687  *
2688  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2689  *   y^32 = 0.5
2690  *
2691  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2692  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2693  * (u_0).
2694  *
2695  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2696  * sum again by y is sufficient to update:
2697  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2698  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2699  */
2700 static __always_inline int
2701 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2702                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2703 {
2704         u64 delta, scaled_delta, periods;
2705         u32 contrib;
2706         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2707         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2708
2709         delta = now - sa->last_update_time;
2710         /*
2711          * This should only happen when time goes backwards, which it
2712          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2713          */
2714         if ((s64)delta < 0) {
2715                 sa->last_update_time = now;
2716                 return 0;
2717         }
2718
2719         /*
2720          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2721          * approximation of 1us and fast to compute.
2722          */
2723         delta >>= 10;
2724         if (!delta)
2725                 return 0;
2726         sa->last_update_time = now;
2727
2728         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2729         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2730
2731         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2732         delta_w = sa->period_contrib;
2733         if (delta + delta_w >= 1024) {
2734                 decayed = 1;
2735
2736                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2737                 sa->period_contrib = 0;
2738
2739                 /*
2740                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2741                  * out how much from delta we need to complete the current
2742                  * period and accrue it.
2743                  */
2744                 delta_w = 1024 - delta_w;
2745                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2746                 if (weight) {
2747                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2748                         if (cfs_rq) {
2749                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2750                                                 weight * scaled_delta_w;
2751                         }
2752                 }
2753                 if (running)
2754                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2755
2756                 delta -= delta_w;
2757
2758                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2759                 periods = delta / 1024;
2760                 delta %= 1024;
2761
2762                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2763                 if (cfs_rq) {
2764                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2765                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2766                 }
2767                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2768
2769                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2770                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2771                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2772                 if (weight) {
2773                         sa->load_sum += weight * contrib;
2774                         if (cfs_rq)
2775                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2776                 }
2777                 if (running)
2778                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2779         }
2780
2781         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2782         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2783         if (weight) {
2784                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2785                 if (cfs_rq)
2786                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2787         }
2788         if (running)
2789                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2790
2791         sa->period_contrib += delta;
2792
2793         if (decayed) {
2794                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2795                 if (cfs_rq) {
2796                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2797                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2798                 }
2799                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2800         }
2801
2802         return decayed;
2803 }
2804
2805 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2806 /*
2807  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2808  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2809  */
2810 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2811 {
2812         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2813
2814         /*
2815          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2816          */
2817         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2818                 return;
2819
2820         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2821                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2822                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2823         }
2824 }
2825
2826 /*
2827  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2828  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2829  * including the state of rq->lock, should be made.
2830  */
2831 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2832                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2833 {
2834         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2835                 return;
2836
2837         /*
2838          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2839          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2840          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2841          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2842          * the wakee more load sounds not bad.
2843          */
2844         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2845                 u64 p_last_update_time;
2846                 u64 n_last_update_time;
2847
2848 #ifndef CONFIG_64BIT
2849                 u64 p_last_update_time_copy;
2850                 u64 n_last_update_time_copy;
2851
2852                 do {
2853                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2854                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2855
2856                         smp_rmb();
2857
2858                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2859                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2860
2861                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2862                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2863 #else
2864                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2865                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2866 #endif
2867                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2868                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2869                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2870         }
2871 }
2872 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2873 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2874 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2875
2876 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2877 {
2878         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2879                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2880
2881                 /*
2882                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2883                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2884                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2885                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2886                  * the next tick/schedule should update.
2887                  *
2888                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2889                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2890                  * number include things like RT tasks.
2891                  *
2892                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2893                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2894                  *
2895                  * See cpu_util().
2896                  */
2897                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq), 0);
2898         }
2899 }
2900
2901 /*
2902  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2903  *
2904  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2905  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2906  * values.
2907  */
2908 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2909         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2910         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2911         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2912         res = var - val;                                        \
2913         if (res > var)                                          \
2914                 res = 0;                                        \
2915         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2916 } while (0)
2917
2918 /**
2919  * update_cfs_rq_load_avg - update the cfs_rq's load/util averages
2920  * @now: current time, as per cfs_rq_clock_task()
2921  * @cfs_rq: cfs_rq to update
2922  * @update_freq: should we call cfs_rq_util_change() or will the call do so
2923  *
2924  * The cfs_rq avg is the direct sum of all its entities (blocked and runnable)
2925  * avg. The immediate corollary is that all (fair) tasks must be attached, see
2926  * post_init_entity_util_avg().
2927  *
2928  * cfs_rq->avg is used for task_h_load() and update_cfs_share() for example.
2929  *
2930  * Returns true if the load decayed or we removed utilization. It is expected
2931  * that one calls update_tg_load_avg() on this condition, but after you've
2932  * modified the cfs_rq avg (attach/detach), such that we propagate the new
2933  * avg up.
2934  */
2935 static inline int
2936 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
2937 {
2938         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2939         int decayed, removed_load = 0, removed_util = 0;
2940
2941         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2942                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2943                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2944                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2945                 removed_load = 1;
2946         }
2947
2948         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2949                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2950                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2951                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2952                 removed_util = 1;
2953         }
2954
2955         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2956                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2957
2958 #ifndef CONFIG_64BIT
2959         smp_wmb();
2960         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2961 #endif
2962
2963         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2964                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2965
2966         return decayed || removed_load;
2967 }
2968
2969 /* Update task and its cfs_rq load average */
2970 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2971 {
2972         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2973         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2974         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2975         int cpu = cpu_of(rq);
2976
2977         /*
2978          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2979          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2980          */
2981         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2982                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2983                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2984
2985         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2986                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2987 }
2988
2989 /**
2990  * attach_entity_load_avg - attach this entity to its cfs_rq load avg
2991  * @cfs_rq: cfs_rq to attach to
2992  * @se: sched_entity to attach
2993  *
2994  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
2995  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
2996  */
2997 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2998 {
2999         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
3000                 goto skip_aging;
3001
3002         /*
3003          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
3004          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
3005          *
3006          * Or we're fresh through post_init_entity_util_avg().
3007          */
3008         if (se->avg.last_update_time) {
3009                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3010                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
3011
3012                 /*
3013                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
3014                  * absent from the fair class for too long.
3015                  */
3016         }
3017
3018 skip_aging:
3019         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3020         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
3021         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
3022         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
3023         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
3024
3025         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3026 }
3027
3028 /**
3029  * detach_entity_load_avg - detach this entity from its cfs_rq load avg
3030  * @cfs_rq: cfs_rq to detach from
3031  * @se: sched_entity to detach
3032  *
3033  * Must call update_cfs_rq_load_avg() before this, since we rely on
3034  * cfs_rq->avg.last_update_time being current.
3035  */
3036 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3037 {
3038         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
3039                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3040                           cfs_rq->curr == se, NULL);
3041
3042         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
3043         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
3044         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
3045         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
3046
3047         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
3048 }
3049
3050 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
3051 static inline void
3052 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3053 {
3054         struct sched_avg *sa = &se->avg;
3055         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
3056         int migrated, decayed;
3057
3058         migrated = !sa->last_update_time;
3059         if (!migrated) {
3060                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
3061                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
3062                         cfs_rq->curr == se, NULL);
3063         }
3064
3065         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
3066
3067         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
3068         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
3069
3070         if (migrated)
3071                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3072
3073         if (decayed || migrated)
3074                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
3075 }
3076
3077 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
3078 static inline void
3079 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3080 {
3081         update_load_avg(se, 1);
3082
3083         cfs_rq->runnable_load_avg =
3084                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
3085         cfs_rq->runnable_load_sum =
3086                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
3087 }
3088
3089 #ifndef CONFIG_64BIT
3090 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3091 {
3092         u64 last_update_time_copy;
3093         u64 last_update_time;
3094
3095         do {
3096                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
3097                 smp_rmb();
3098                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
3099         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
3100
3101         return last_update_time;
3102 }
3103 #else
3104 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
3105 {
3106         return cfs_rq->avg.last_update_time;
3107 }
3108 #endif
3109
3110 /*
3111  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
3112  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
3113  */
3114 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3115 {
3116         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3117         u64 last_update_time;
3118
3119         /*
3120          * tasks cannot exit without having gone through wake_up_new_task() ->
3121          * post_init_entity_util_avg() which will have added things to the
3122          * cfs_rq, so we can remove unconditionally.
3123          *
3124          * Similarly for groups, they will have passed through
3125          * post_init_entity_util_avg() before unregister_sched_fair_group()
3126          * calls this.
3127          */
3128
3129         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3130
3131         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3132         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3133         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3134 }
3135
3136 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3137 {
3138         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3139 }
3140
3141 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3142 {
3143         return cfs_rq->avg.load_avg;
3144 }
3145
3146 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3147
3148 #else /* CONFIG_SMP */
3149
3150 static inline int
3151 update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq, bool update_freq)
3152 {
3153         return 0;
3154 }
3155
3156 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int not_used)
3157 {
3158         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3159         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3160
3161         cpufreq_update_util(rq_clock(rq), 0);
3162 }
3163
3164 static inline void
3165 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3166 static inline void
3167 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3168 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3169
3170 static inline void
3171 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3172 static inline void
3173 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3174
3175 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3176 {
3177         return 0;
3178 }
3179
3180 #endif /* CONFIG_SMP */
3181
3182 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3183 {
3184 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3185         struct task_struct *tsk = NULL;
3186
3187         if (entity_is_task(se))
3188                 tsk = task_of(se);
3189
3190         if (se->statistics.sleep_start) {
3191                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3192
3193                 if ((s64)delta < 0)
3194                         delta = 0;
3195
3196                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3197                         se->statistics.sleep_max = delta;
3198
3199                 se->statistics.sleep_start = 0;
3200                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3201
3202                 if (tsk) {
3203                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3204                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3205                 }
3206         }
3207         if (se->statistics.block_start) {
3208                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3209
3210                 if ((s64)delta < 0)
3211                         delta = 0;
3212
3213                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3214                         se->statistics.block_max = delta;
3215
3216                 se->statistics.block_start = 0;
3217                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3218
3219                 if (tsk) {
3220                         if (tsk->in_iowait) {
3221                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3222                                 se->statistics.iowait_count++;
3223                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3224                         }
3225
3226                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3227
3228                         /*
3229                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3230                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3231                          * amount of time that the task spent sleeping:
3232                          */
3233                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3234                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3235                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3236                                                 delta >> 20);
3237                         }
3238                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3239                 }
3240         }
3241 #endif
3242 }
3243
3244 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3245 {
3246 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3247         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3248
3249         if (d < 0)
3250                 d = -d;
3251
3252         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3253                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3254 #endif
3255 }
3256
3257 static void
3258 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3259 {
3260         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3261
3262         /*
3263          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3264          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3265          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3266          * stays open at the end.
3267          */
3268         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3269                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3270
3271         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3272         if (!initial) {
3273                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3274
3275                 /*
3276                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3277                  * for a gentler effect of sleepers:
3278                  */
3279                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3280                         thresh >>= 1;
3281
3282                 vruntime -= thresh;
3283         }
3284
3285         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3286         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3287 }
3288
3289 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3290
3291 static inline void check_schedstat_required(void)
3292 {
3293 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3294         if (schedstat_enabled())
3295                 return;
3296
3297         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3298         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3299                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3300                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3301                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3302                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3303                 printk_deferred_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3304                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3305                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3306                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3307         }
3308 #endif
3309 }
3310
3311
3312 /*
3313  * MIGRATION
3314  *
3315  *      dequeue
3316  *        update_curr()
3317  *          update_min_vruntime()
3318  *        vruntime -= min_vruntime
3319  *
3320  *      enqueue
3321  *        update_curr()
3322  *          update_min_vruntime()
3323  *        vruntime += min_vruntime
3324  *
3325  * this way the vruntime transition between RQs is done when both
3326  * min_vruntime are up-to-date.
3327  *
3328  * WAKEUP (remote)
3329  *
3330  *      ->migrate_task_rq_fair() (p->state == TASK_WAKING)
3331  *        vruntime -= min_vruntime
3332  *
3333  *      enqueue
3334  *        update_curr()
3335  *          update_min_vruntime()
3336  *        vruntime += min_vruntime
3337  *
3338  * this way we don't have the most up-to-date min_vruntime on the originating
3339  * CPU and an up-to-date min_vruntime on the destination CPU.
3340  */
3341
3342 static void
3343 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3344 {
3345         bool renorm = !(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_MIGRATED);
3346         bool curr = cfs_rq->curr == se;
3347
3348         /*
3349          * If we're the current task, we must renormalise before calling
3350          * update_curr().
3351          */
3352         if (renorm && curr)
3353                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3354
3355         update_curr(cfs_rq);
3356
3357         /*
3358          * Otherwise, renormalise after, such that we're placed at the current
3359          * moment in time, instead of some random moment in the past. Being
3360          * placed in the past could significantly boost this task to the
3361          * fairness detriment of existing tasks.
3362          */
3363         if (renorm && !curr)
3364                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3365
3366         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3367         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3368         update_cfs_shares(cfs_rq);
3369
3370         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3371                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3372                 if (schedstat_enabled())
3373                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3374         }
3375
3376         check_schedstat_required();
3377         if (schedstat_enabled()) {
3378                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3379                 check_spread(cfs_rq, se);
3380         }
3381         if (!curr)
3382                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3383         se->on_rq = 1;
3384
3385         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3386                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3387                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3388         }
3389 }
3390
3391 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3392 {
3393         for_each_sched_entity(se) {
3394                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3395                 if (cfs_rq->last != se)
3396                         break;
3397
3398                 cfs_rq->last = NULL;
3399         }
3400 }
3401
3402 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3403 {
3404         for_each_sched_entity(se) {
3405                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3406                 if (cfs_rq->next != se)
3407                         break;
3408
3409                 cfs_rq->next = NULL;
3410         }
3411 }
3412
3413 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3414 {
3415         for_each_sched_entity(se) {
3416                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3417                 if (cfs_rq->skip != se)
3418                         break;
3419
3420                 cfs_rq->skip = NULL;
3421         }
3422 }
3423
3424 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3425 {
3426         if (cfs_rq->last == se)
3427                 __clear_buddies_last(se);
3428
3429         if (cfs_rq->next == se)
3430                 __clear_buddies_next(se);
3431
3432         if (cfs_rq->skip == se)
3433                 __clear_buddies_skip(se);
3434 }
3435
3436 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3437
3438 static void
3439 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3440 {
3441         /*
3442          * Update run-time statistics of the 'current'.
3443          */
3444         update_curr(cfs_rq);
3445         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3446
3447         if (schedstat_enabled())
3448                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3449
3450         clear_buddies(cfs_rq, se);
3451
3452         if (se != cfs_rq->curr)
3453                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3454         se->on_rq = 0;
3455         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3456
3457         /*
3458          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3459          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3460          * movement in our normalized position.
3461          */
3462         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3463                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3464
3465         /* return excess runtime on last dequeue */
3466         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3467
3468         update_min_vruntime(cfs_rq);
3469         update_cfs_shares(cfs_rq);
3470 }
3471
3472 /*
3473  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3474  */
3475 static void
3476 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3477 {
3478         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3479         struct sched_entity *se;
3480         s64 delta;
3481
3482         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3483         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3484         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3485                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3486                 /*
3487                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3488                  * re-elected due to buddy favours.
3489                  */
3490                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3491                 return;
3492         }
3493
3494         /*
3495          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3496          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3497          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3498          */
3499         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3500                 return;
3501
3502         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3503         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3504
3505         if (delta < 0)
3506                 return;
3507
3508         if (delta > ideal_runtime)
3509                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3510 }
3511
3512 static void
3513 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3514 {
3515         /* 'current' is not kept within the tree. */
3516         if (se->on_rq) {
3517                 /*
3518                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3519                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3520                  * runqueue.
3521                  */
3522                 if (schedstat_enabled())
3523                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3524                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3525                 update_load_avg(se, 1);
3526         }
3527
3528         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3529         cfs_rq->curr = se;
3530 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3531         /*
3532          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3533          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3534          * when there are only lesser-weight tasks around):
3535          */
3536         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3537                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3538                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3539         }
3540 #endif
3541         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3542 }
3543
3544 static int
3545 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3546
3547 /*
3548  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3549  * 1) keep things fair between processes/task groups
3550  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3551  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3552  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3553  */
3554 static struct sched_entity *
3555 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3556 {
3557         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3558         struct sched_entity *se;
3559
3560         /*
3561          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3562          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3563          */
3564         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3565                 left = curr;
3566
3567         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3568
3569         /*
3570          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3571          * be done without getting too unfair.
3572          */
3573         if (cfs_rq->skip == se) {
3574                 struct sched_entity *second;
3575
3576                 if (se == curr) {
3577                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3578                 } else {
3579                         second = __pick_next_entity(se);
3580                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3581                                 second = curr;
3582                 }
3583
3584                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3585                         se = second;
3586         }
3587
3588         /*
3589          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3590          */
3591         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3592                 se = cfs_rq->last;
3593
3594         /*
3595          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3596          */
3597         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3598                 se = cfs_rq->next;
3599
3600         clear_buddies(cfs_rq, se);
3601
3602         return se;
3603 }
3604
3605 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3606
3607 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3608 {
3609         /*
3610          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3611          * was not called and update_curr() has to be done:
3612          */
3613         if (prev->on_rq)
3614                 update_curr(cfs_rq);
3615
3616         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3617         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3618
3619         if (schedstat_enabled()) {
3620                 check_spread(cfs_rq, prev);
3621                 if (prev->on_rq)
3622                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3623         }
3624
3625         if (prev->on_rq) {
3626                 /* Put 'current' back into the tree. */
3627                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3628                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3629                 update_load_avg(prev, 0);
3630         }
3631         cfs_rq->curr = NULL;
3632 }
3633
3634 static void
3635 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3636 {
3637         /*
3638          * Update run-time statistics of the 'current'.
3639          */
3640         update_curr(cfs_rq);
3641
3642         /*
3643          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3644          */
3645         update_load_avg(curr, 1);
3646         update_cfs_shares(cfs_rq);
3647
3648 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3649         /*
3650          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3651          * validating it and just reschedule.
3652          */
3653         if (queued) {
3654                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3655                 return;
3656         }
3657         /*
3658          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3659          */
3660         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3661                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3662                 return;
3663 #endif
3664
3665         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3666                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3667 }
3668
3669
3670 /**************************************************
3671  * CFS bandwidth control machinery
3672  */
3673
3674 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3675
3676 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3677 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3678
3679 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3680 {
3681         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3682 }
3683
3684 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3685 {
3686         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3687 }
3688
3689 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3690 {
3691         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3692 }
3693 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3694 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3695 {
3696         return true;
3697 }
3698
3699 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3700 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3701 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3702
3703 /*
3704  * default period for cfs group bandwidth.
3705  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3706  */
3707 static inline u64 default_cfs_period(void)
3708 {
3709         return 100000000ULL;
3710 }
3711
3712 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3713 {
3714         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3715 }
3716
3717 /*
3718  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3719  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3720  * additional synchronization around rq->lock.
3721  *
3722  * requires cfs_b->lock
3723  */
3724 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3725 {
3726         u64 now;
3727
3728         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3729                 return;
3730
3731         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3732         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3733         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3734 }
3735
3736 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3737 {
3738         return &tg->cfs_bandwidth;
3739 }
3740
3741 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3742 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3743 {
3744         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3745                 return cfs_rq->throttled_clock_task - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3746
3747         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3748 }
3749
3750 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3751 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3752 {
3753         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3754         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3755         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3756
3757         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3758         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3759
3760         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3761         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3762                 amount = min_amount;
3763         else {
3764                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3765
3766                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3767                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3768                         cfs_b->runtime -= amount;
3769                         cfs_b->idle = 0;
3770                 }
3771         }
3772         expires = cfs_b->runtime_expires;
3773         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3774
3775         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3776         /*
3777          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3778          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3779          * issued.
3780          */
3781         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3782                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3783
3784         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3785 }
3786
3787 /*
3788  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3789  * fact that rq->clock snapshots this value.
3790  */
3791 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3792 {
3793         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3794
3795         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3796         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3797                 return;
3798
3799         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3800                 return;
3801
3802         /*
3803          * If the local deadline has passed we have to consider the
3804          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3805          * has not truly expired.
3806          *
3807          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3808          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3809          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3810          * exact equality, so a partial write will still work.
3811          */
3812
3813         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3814                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3815                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3816         } else {
3817                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3818                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3819         }
3820 }
3821
3822 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3823 {
3824         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3825         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3826         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3827
3828         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3829                 return;
3830
3831         /*
3832          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3833          * hierarchy can be throttled
3834          */
3835         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3836                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3837 }
3838
3839 static __always_inline
3840 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3841 {
3842         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3843                 return;
3844
3845         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3846 }
3847
3848 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3849 {
3850         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3851 }
3852
3853 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3854 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3855 {
3856         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3857 }
3858
3859 /*
3860  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3861  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3862  * load-balance operations.
3863  */
3864 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3865                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3866 {
3867         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3868
3869         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3870         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3871
3872         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3873                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3874 }
3875
3876 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3877 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3878 {
3879         struct rq *rq = data;
3880         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3881
3882         cfs_rq->throttle_count--;
3883         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3884                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3885                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3886                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3887         }
3888
3889         return 0;
3890 }
3891
3892 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3893 {
3894         struct rq *rq = data;
3895         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3896
3897         /* group is entering throttled state, stop time */
3898         if (!cfs_rq->throttle_count)
3899                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3900         cfs_rq->throttle_count++;
3901
3902         return 0;
3903 }
3904
3905 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3906 {
3907         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3908         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3909         struct sched_entity *se;
3910         long task_delta, dequeue = 1;
3911         bool empty;
3912
3913         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3914
3915         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3916         rcu_read_lock();
3917         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3918         rcu_read_unlock();
3919
3920         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3921         for_each_sched_entity(se) {
3922                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3923                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3924                 if (!se->on_rq)
3925                         break;
3926
3927                 if (dequeue)
3928                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3929                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3930
3931                 if (qcfs_rq->load.weight)
3932                         dequeue = 0;
3933         }
3934
3935         if (!se)
3936                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3937
3938         cfs_rq->throttled = 1;
3939         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3940         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3941         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3942
3943         /*
3944          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3945          * distribute_cfs_runtime will not see us
3946          */
3947         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3948
3949         /*
3950          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3951          * timer is running.
3952          */
3953         if (empty)
3954                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3955
3956         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3957 }
3958
3959 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3960 {
3961         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3962         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3963         struct sched_entity *se;
3964         int enqueue = 1;
3965         long task_delta;
3966
3967         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3968
3969         cfs_rq->throttled = 0;
3970
3971         update_rq_clock(rq);
3972
3973         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3974         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3975         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3976         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3977
3978         /* update hierarchical throttle state */
3979         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3980
3981         if (!cfs_rq->load.weight)
3982                 return;
3983
3984         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3985         for_each_sched_entity(se) {
3986                 if (se->on_rq)
3987                         enqueue = 0;
3988
3989                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3990                 if (enqueue)
3991                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3992                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3993
3994                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3995                         break;
3996         }
3997
3998         if (!se)
3999                 add_nr_running(rq, task_delta);
4000
4001         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
4002         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
4003                 resched_curr(rq);
4004 }
4005
4006 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
4007                 u64 remaining, u64 expires)
4008 {
4009         struct cfs_rq *cfs_rq;
4010         u64 runtime;
4011         u64 starting_runtime = remaining;
4012
4013         rcu_read_lock();
4014         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
4015                                 throttled_list) {
4016                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4017
4018                 raw_spin_lock(&rq->lock);
4019                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4020                         goto next;
4021
4022                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
4023                 if (runtime > remaining)
4024                         runtime = remaining;
4025                 remaining -= runtime;
4026
4027                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
4028                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
4029
4030                 /* we check whether we're throttled above */
4031                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
4032                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4033
4034 next:
4035                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
4036
4037                 if (!remaining)
4038                         break;
4039         }
4040         rcu_read_unlock();
4041
4042         return starting_runtime - remaining;
4043 }
4044
4045 /*
4046  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
4047  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
4048  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
4049  * used to track this state.
4050  */
4051 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
4052 {
4053         u64 runtime, runtime_expires;
4054         int throttled;
4055
4056         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
4057         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
4058                 goto out_deactivate;
4059
4060         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4061         cfs_b->nr_periods += overrun;
4062
4063         /*
4064          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
4065          * we're going inactive then everything else can be deferred
4066          */
4067         if (cfs_b->idle && !throttled)
4068                 goto out_deactivate;
4069
4070         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
4071
4072         if (!throttled) {
4073                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
4074                 cfs_b->idle = 1;
4075                 return 0;
4076         }
4077
4078         /* account preceding periods in which throttling occurred */
4079         cfs_b->nr_throttled += overrun;
4080
4081         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
4082
4083         /*
4084          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
4085          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
4086          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
4087          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
4088          * only by limited amounts in that extreme case.
4089          */
4090         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
4091                 runtime = cfs_b->runtime;
4092                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4093                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
4094                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
4095                                                  runtime_expires);
4096                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4097
4098                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4099
4100                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4101         }
4102
4103         /*
4104          * While we are ensured activity in the period following an
4105          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
4106          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
4107          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
4108          */
4109         cfs_b->idle = 0;
4110
4111         return 0;
4112
4113 out_deactivate:
4114         return 1;
4115 }
4116
4117 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
4118 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
4119 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
4120 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
4121 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
4122 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
4123
4124 /*
4125  * Are we near the end of the current quota period?
4126  *
4127  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
4128  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
4129  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
4130  */
4131 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
4132 {
4133         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
4134         u64 remaining;
4135
4136         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
4137         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
4138                 return 1;
4139
4140         /* is a quota refresh about to occur? */
4141         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
4142         if (remaining < min_expire)
4143                 return 1;
4144
4145         return 0;
4146 }
4147
4148 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4149 {
4150         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
4151
4152         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
4153         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
4154                 return;
4155
4156         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
4157                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
4158                         HRTIMER_MODE_REL);
4159 }
4160
4161 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
4162 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4163 {
4164         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
4165         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
4166
4167         if (slack_runtime <= 0)
4168                 return;
4169
4170         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4171         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4172             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4173                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4174
4175                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4176                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4177                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4178                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4179         }
4180         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4181
4182         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4183         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4184 }
4185
4186 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4187 {
4188         if (!cfs_bandwidth_used())
4189                 return;
4190
4191         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4192                 return;
4193
4194         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4195 }
4196
4197 /*
4198  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4199  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4200  */
4201 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4202 {
4203         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4204         u64 expires;
4205
4206         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4207         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4208         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4209                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4210                 return;
4211         }
4212
4213         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4214                 runtime = cfs_b->runtime;
4215
4216         expires = cfs_b->runtime_expires;
4217         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4218
4219         if (!runtime)
4220                 return;
4221
4222         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4223
4224         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4225         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4226                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4227         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4228 }
4229
4230 /*
4231  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4232  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4233  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4234  */
4235 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4236 {
4237         if (!cfs_bandwidth_used())
4238                 return;
4239
4240         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4241         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4242                 return;
4243
4244         /* ensure the group is not already throttled */
4245         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4246                 return;
4247
4248         /* update runtime allocation */
4249         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4250         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4251                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4252 }
4253
4254 static void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu)
4255 {
4256         struct cfs_rq *pcfs_rq, *cfs_rq;
4257
4258         if (!cfs_bandwidth_used())
4259                 return;
4260
4261         if (!tg->parent)
4262                 return;
4263
4264         cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
4265         pcfs_rq = tg->parent->cfs_rq[cpu];
4266
4267         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4268         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(cpu_rq(cpu));
4269 }
4270
4271 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4272 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4273 {
4274         if (!cfs_bandwidth_used())
4275                 return false;
4276
4277         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4278                 return false;
4279
4280         /*
4281          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4282          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4283          */
4284         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4285                 return true;
4286
4287         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4288         return true;
4289 }
4290
4291 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4292 {
4293         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4294                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4295
4296         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4297
4298         return HRTIMER_NORESTART;
4299 }
4300
4301 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4302 {
4303         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4304                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4305         int overrun;
4306         int idle = 0;
4307
4308         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4309         for (;;) {
4310                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4311                 if (!overrun)
4312                         break;
4313
4314                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4315         }
4316         if (idle)
4317                 cfs_b->period_active = 0;
4318         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4319
4320         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4321 }
4322
4323 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4324 {
4325         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4326         cfs_b->runtime = 0;
4327         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4328         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4329
4330         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4331         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4332         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4333         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4334         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4335 }
4336
4337 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4338 {
4339         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4340         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4341 }
4342
4343 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4344 {
4345         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4346
4347         if (!cfs_b->period_active) {
4348                 cfs_b->period_active = 1;
4349                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4350                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4351         }
4352 }
4353
4354 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4355 {
4356         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4357         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4358                 return;
4359
4360         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4361         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4362 }
4363
4364 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4365 {
4366         struct cfs_rq *cfs_rq;
4367
4368         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4369                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4370
4371                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4372                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4373                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4374         }
4375 }
4376
4377 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4378 {
4379         struct cfs_rq *cfs_rq;
4380
4381         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4382                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4383                         continue;
4384
4385                 /*
4386                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4387                  * there's some valid quota amount
4388                  */
4389                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4390                 /*
4391                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4392                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4393                  */
4394                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4395
4396                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4397                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4398         }
4399 }
4400
4401 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4402 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4403 {
4404         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4405 }
4406
4407 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4408 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4409 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4410 static inline void sync_throttle(struct task_group *tg, int cpu) {}
4411 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4412
4413 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4414 {
4415         return 0;
4416 }
4417
4418 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4419 {
4420         return 0;
4421 }
4422
4423 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4424                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4425 {
4426         return 0;
4427 }
4428
4429 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4430
4431 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4432 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4433 #endif
4434
4435 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4436 {
4437         return NULL;
4438 }
4439 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4440 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4441 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4442
4443 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4444
4445 /**************************************************
4446  * CFS operations on tasks:
4447  */
4448
4449 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4450 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4451 {
4452         struct sched_entity *se = &p->se;
4453         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4454
4455         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4456
4457         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4458                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4459                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4460                 s64 delta = slice - ran;
4461
4462                 if (delta < 0) {
4463                         if (rq->curr == p)
4464                                 resched_curr(rq);
4465                         return;
4466                 }
4467                 hrtick_start(rq, delta);
4468         }
4469 }
4470
4471 /*
4472  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4473  * current task is from our class and nr_running is low enough
4474  * to matter.
4475  */
4476 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4477 {
4478         struct task_struct *curr = rq->curr;
4479
4480         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4481                 return;
4482
4483         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4484                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4485 }
4486 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4487 static inline void
4488 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4489 {
4490 }
4491
4492 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4493 {
4494 }
4495 #endif
4496
4497 /*
4498  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4499  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4500  * then put the task into the rbtree:
4501  */
4502 static void
4503 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4504 {
4505         struct cfs_rq *cfs_rq;
4506         struct sched_entity *se = &p->se;
4507
4508         for_each_sched_entity(se) {
4509                 if (se->on_rq)
4510                         break;
4511                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4512                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4513
4514                 /*
4515                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4516                  *
4517                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4518                  * post the final h_nr_running increment below.
4519                  */
4520                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4521                         break;
4522                 cfs_rq->h_nr_running++;
4523
4524                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4525         }
4526
4527         for_each_sched_entity(se) {
4528                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4529                 cfs_rq->h_nr_running++;
4530
4531                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4532                         break;
4533
4534                 update_load_avg(se, 1);
4535                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4536         }
4537
4538         if (!se)
4539                 add_nr_running(rq, 1);
4540
4541         hrtick_update(rq);
4542 }
4543
4544 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4545
4546 /*
4547  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4548  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4549  * update the fair scheduling stats:
4550  */
4551 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4552 {
4553         struct cfs_rq *cfs_rq;
4554         struct sched_entity *se = &p->se;
4555         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4556
4557         for_each_sched_entity(se) {
4558                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4559                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4560
4561                 /*
4562                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4563                  *
4564                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4565                  * post the final h_nr_running decrement below.
4566                 */
4567                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4568                         break;
4569                 cfs_rq->h_nr_running--;
4570
4571                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4572                 if (cfs_rq->load.weight) {
4573                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4574                         se = parent_entity(se);
4575                         /*
4576                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4577                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4578                          */
4579                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4580                                 set_next_buddy(se);
4581                         break;
4582                 }
4583                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4584         }
4585
4586         for_each_sched_entity(se) {
4587                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4588                 cfs_rq->h_nr_running--;
4589
4590                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4591                         break;
4592
4593                 update_load_avg(se, 1);
4594                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4595         }
4596
4597         if (!se)
4598                 sub_nr_running(rq, 1);
4599
4600         hrtick_update(rq);
4601 }
4602
4603 #ifdef CONFIG_SMP
4604 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4605 /*
4606  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4607  */
4608
4609 /*
4610  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4611  *
4612  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4613  *
4614  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4615  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4616  *
4617  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4618  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4619  *
4620  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4621  *
4622  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4623  *
4624  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4625  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4626  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4627  * fixed_power_int())
4628  *
4629  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4630  */
4631 #define DEGRADE_SHIFT           7
4632
4633 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4634 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4635         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4636         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4637         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4638         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4639         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4640 };
4641
4642 /*
4643  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4644  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4645  * adding any new load.
4646  */
4647 static unsigned long
4648 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4649 {
4650         int j = 0;
4651
4652         if (!missed_updates)
4653                 return load;
4654
4655         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4656                 return 0;
4657
4658         if (idx == 1)
4659                 return load >> missed_updates;
4660
4661         while (missed_updates) {
4662                 if (missed_updates % 2)
4663                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4664
4665                 missed_updates >>= 1;
4666                 j++;
4667         }
4668         return load;
4669 }
4670 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4671
4672 /**
4673  * __cpu_load_update - update the rq->cpu_load[] statistics
4674  * @this_rq: The rq to update statistics for
4675  * @this_load: The current load
4676  * @pending_updates: The number of missed updates
4677  *
4678  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4679  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4680  *
4681  * This function computes a decaying average:
4682  *
4683  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4684  *
4685  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4686  * the @pending_updates argument.
4687  *
4688  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4689  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4690  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4691  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4692  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4693  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4694  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4695  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4696  *
4697  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4698  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4699  *
4700  * For regular NOHZ, this reduces to:
4701  *
4702  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4703  *
4704  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4705  * term.
4706  */
4707 static void cpu_load_update(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4708                             unsigned long pending_updates)
4709 {
4710         unsigned long __maybe_unused tickless_load = this_rq->cpu_load[0];
4711         int i, scale;
4712
4713         this_rq->nr_load_updates++;
4714
4715         /* Update our load: */
4716         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4717         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4718                 unsigned long old_load, new_load;
4719
4720                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4721
4722                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4723 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4724                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4725                 if (tickless_load) {
4726                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4727                         /*
4728                          * old_load can never be a negative value because a
4729                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4730                          * original tickless_load.
4731                          */
4732                         old_load += tickless_load;
4733                 }
4734 #endif
4735                 new_load = this_load;
4736                 /*
4737                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4738                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4739                  * example.
4740                  */
4741                 if (new_load > old_load)
4742                         new_load += scale - 1;
4743
4744                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4745         }
4746
4747         sched_avg_update(this_rq);
4748 }
4749
4750 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4751 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4752 {
4753         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4754 }
4755
4756 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4757 /*
4758  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4759  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4760  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4761  *
4762  * Therefore we need to avoid the delta approach from the regular tick when
4763  * possible since that would seriously skew the load calculation. This is why we
4764  * use cpu_load_update_periodic() for CPUs out of nohz. However we'll rely on
4765  * jiffies deltas for updates happening while in nohz mode (idle ticks, idle
4766  * loop exit, nohz_idle_balance, nohz full exit...)
4767  *
4768  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4769  */
4770
4771 static void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4772                                  unsigned long curr_jiffies,
4773                                  unsigned long load)
4774 {
4775         unsigned long pending_updates;
4776
4777         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4778         if (pending_updates) {
4779                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4780                 /*
4781                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4782                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4783                  * its weighted load.
4784                  */
4785                 cpu_load_update(this_rq, load, pending_updates);
4786         }
4787 }
4788
4789 /*
4790  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4791  * idle balance.
4792  */
4793 static void cpu_load_update_idle(struct rq *this_rq)
4794 {
4795         /*
4796          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4797          */
4798         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4799                 return;
4800
4801         cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0);
4802 }
4803
4804 /*
4805  * Record CPU load on nohz entry so we know the tickless load to account
4806  * on nohz exit. cpu_load[0] happens then to be updated more frequently
4807  * than other cpu_load[idx] but it should be fine as cpu_load readers
4808  * shouldn't rely into synchronized cpu_load[*] updates.
4809  */
4810 void cpu_load_update_nohz_start(void)
4811 {
4812         struct rq *this_rq = this_rq();
4813
4814         /*
4815          * This is all lockless but should be fine. If weighted_cpuload changes
4816          * concurrently we'll exit nohz. And cpu_load write can race with
4817          * cpu_load_update_idle() but both updater would be writing the same.
4818          */
4819         this_rq->cpu_load[0] = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4820 }
4821
4822 /*
4823  * Account the tickless load in the end of a nohz frame.
4824  */
4825 void cpu_load_update_nohz_stop(void)
4826 {
4827         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4828         struct rq *this_rq = this_rq();
4829         unsigned long load;
4830
4831         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4832                 return;
4833
4834         load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4835         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4836         update_rq_clock(this_rq);
4837         cpu_load_update_nohz(this_rq, curr_jiffies, load);
4838         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4839 }
4840 #else /* !CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4841 static inline void cpu_load_update_nohz(struct rq *this_rq,
4842                                         unsigned long curr_jiffies,
4843                                         unsigned long load) { }
4844 #endif /* CONFIG_NO_HZ_COMMON */
4845
4846 static void cpu_load_update_periodic(struct rq *this_rq, unsigned long load)
4847 {
4848 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4849         /* See the mess around cpu_load_update_nohz(). */
4850         this_rq->last_load_update_tick = READ_ONCE(jiffies);
4851 #endif
4852         cpu_load_update(this_rq, load, 1);
4853 }
4854
4855 /*
4856  * Called from scheduler_tick()
4857  */
4858 void cpu_load_update_active(struct rq *this_rq)
4859 {
4860         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4861
4862         if (tick_nohz_tick_stopped())
4863                 cpu_load_update_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), load);
4864         else
4865                 cpu_load_update_periodic(this_rq, load);
4866 }
4867
4868 /*
4869  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4870  * according to the scheduling class and "nice" value.
4871  *
4872  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4873  * balance conservatively.
4874  */
4875 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4876 {
4877         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4878         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4879
4880         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4881                 return total;
4882
4883         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4884 }
4885
4886 /*
4887  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4888  * according to the scheduling class and "nice" value.
4889  */
4890 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4891 {
4892         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4893         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4894
4895         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4896                 return total;
4897
4898         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4899 }
4900
4901 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4902 {
4903         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4904 }
4905
4906 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4907 {
4908         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4909 }
4910
4911 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4912 {
4913         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4914         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4915         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4916
4917         if (nr_running)
4918                 return load_avg / nr_running;
4919
4920         return 0;
4921 }
4922
4923 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4924 /*
4925  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4926  *
4927  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4928  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4929  * can calculate the shift in shares.
4930  *
4931  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4932  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4933  * total group weight.
4934  *
4935  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4936  * distribution (s_i) using:
4937  *
4938  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4939  *
4940  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4941  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4942  * shares distribution (s_i):
4943  *
4944  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4945  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4946  *
4947  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4948  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4949  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4950  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4951  *
4952  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4953  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4954  *
4955  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4956  *
4957  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4958  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4959  * weight and shares distributions like:
4960  *
4961  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4962  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4963  *
4964  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4965  *
4966  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4967  *
4968  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4969  *
4970  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4971  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4972  * 4/7) times the weight of the group.
4973  */
4974 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4975 {
4976         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4977
4978         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4979                 return wl;
4980
4981         for_each_sched_entity(se) {
4982                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4983                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4984
4985                 tg = cfs_rq->tg;
4986
4987                 /*
4988                  * W = @wg + \Sum rw_j
4989                  */
4990                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4991
4992                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4993                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4994                 W += w;
4995
4996                 /*
4997                  * w = rw_i + @wl
4998                  */
4999                 w += wl;
5000
5001                 /*
5002                  * wl = S * s'_i; see (2)
5003                  */
5004                 if (W > 0 && w < W)
5005                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
5006                 else
5007                         wl = tg->shares;
5008
5009                 /*
5010                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
5011                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
5012                  * calc_cfs_shares().
5013                  */
5014                 if (wl < MIN_SHARES)
5015                         wl = MIN_SHARES;
5016
5017                 /*
5018                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
5019                  */
5020                 wl -= se->avg.load_avg;
5021
5022                 /*
5023                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
5024                  * the final effective load change on the root group. Since
5025                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
5026                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
5027                  * resulting from this level per the above.
5028                  */
5029                 wg = 0;
5030         }
5031
5032         return wl;
5033 }
5034 #else
5035
5036 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
5037 {
5038         return wl;
5039 }
5040
5041 #endif
5042
5043 static void record_wakee(struct task_struct *p)
5044 {
5045         /*
5046          * Only decay a single time; tasks that have less then 1 wakeup per
5047          * jiffy will not have built up many flips.
5048          */
5049         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
5050                 current->wakee_flips >>= 1;
5051                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
5052         }
5053
5054         if (current->last_wakee != p) {
5055                 current->last_wakee = p;
5056                 current->wakee_flips++;
5057         }
5058 }
5059
5060 /*
5061  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5062  *
5063  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5064  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.
5065  *
5066  * In order to determine whether we should let the load spread vs consolidating
5067  * to shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5068  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.
5069  *
5070  * With both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5071  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.
5072  *
5073  * Waker/wakee being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or
5074  * whatever is irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds
5075  * socket size.
5076  */
5077 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5078 {
5079         unsigned int master = current->wakee_flips;
5080         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5081         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5082
5083         if (master < slave)
5084                 swap(master, slave);
5085         if (slave < factor || master < slave * factor)
5086                 return 0;
5087         return 1;
5088 }
5089
5090 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5091 {
5092         s64 this_load, load;
5093         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5094         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5095         struct task_group *tg;
5096         unsigned long weight;
5097         int balanced;
5098
5099         idx       = sd->wake_idx;
5100         this_cpu  = smp_processor_id();
5101         prev_cpu  = task_cpu(p);
5102         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5103         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5104
5105         /*
5106          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5107          * effect of the currently running task from the load
5108          * of the current CPU:
5109          */
5110         if (sync) {
5111                 tg = task_group(current);
5112                 weight = current->se.avg.load_avg;
5113
5114                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5115                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5116         }
5117
5118         tg = task_group(p);
5119         weight = p->se.avg.load_avg;
5120
5121         /*
5122          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5123          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5124          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5125          * about that, so that's good too.
5126          *
5127          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5128          * task to be woken on this_cpu.
5129          */
5130         this_eff_load = 100;
5131         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5132
5133         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5134         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5135
5136         if (this_load > 0) {
5137                 this_eff_load *= this_load +
5138                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5139
5140                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5141         }
5142
5143         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5144
5145         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5146
5147         if (!balanced)
5148                 return 0;
5149
5150         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5151         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5152
5153         return 1;
5154 }
5155
5156 /*
5157  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5158  * domain.
5159  */
5160 static struct sched_group *
5161 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5162                   int this_cpu, int sd_flag)
5163 {
5164         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5165         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5166         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5167         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5168
5169         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5170                 load_idx = sd->wake_idx;
5171
5172         do {
5173                 unsigned long load, avg_load;
5174                 int local_group;
5175                 int i;
5176
5177                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5178                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5179                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5180                         continue;
5181
5182                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5183                                                sched_group_cpus(group));
5184
5185                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5186                 avg_load = 0;
5187
5188                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5189                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5190                         if (local_group)
5191                                 load = source_load(i, load_idx);
5192                         else
5193                                 load = target_load(i, load_idx);
5194
5195                         avg_load += load;
5196                 }
5197
5198                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5199                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5200
5201                 if (local_group) {
5202                         this_load = avg_load;
5203                 } else if (avg_load < min_load) {
5204                         min_load = avg_load;
5205                         idlest = group;
5206                 }
5207         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5208
5209         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5210                 return NULL;
5211         return idlest;
5212 }
5213
5214 /*
5215  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5216  */
5217 static int
5218 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5219 {
5220         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5221         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5222         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5223         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5224         int shallowest_idle_cpu = -1;
5225         int i;
5226
5227         /* Traverse only the allowed CPUs */
5228         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5229                 if (idle_cpu(i)) {
5230                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5231                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5232                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5233                                 /*
5234                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5235                                  * has the smallest exit latency irrespective
5236                                  * of any idle timestamp.
5237                                  */
5238                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5239                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5240                                 shallowest_idle_cpu = i;
5241                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5242                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5243                                 /*
5244                                  * If equal or no active idle state, then
5245                                  * the most recently idled CPU might have
5246                                  * a warmer cache.
5247                                  */
5248                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5249                                 shallowest_idle_cpu = i;
5250                         }
5251                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5252                         load = weighted_cpuload(i);
5253                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5254                                 min_load = load;
5255                                 least_loaded_cpu = i;
5256                         }
5257                 }
5258         }
5259
5260         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5261 }
5262
5263 /*
5264  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5265  */
5266 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5267 {
5268         struct sched_domain *sd;
5269         struct sched_group *sg;
5270         int i = task_cpu(p);
5271
5272         if (idle_cpu(target))
5273                 return target;
5274
5275         /*
5276          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5277          */
5278         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5279                 return i;
5280
5281         /*
5282          * Otherwise, iterate the domains and find an eligible idle cpu.
5283          *
5284          * A completely idle sched group at higher domains is more
5285          * desirable than an idle group at a lower level, because lower
5286          * domains have smaller groups and usually share hardware
5287          * resources which causes tasks to contend on them, e.g. x86
5288          * hyperthread siblings in the lowest domain (SMT) can contend
5289          * on the shared cpu pipeline.
5290          *
5291          * However, while we prefer idle groups at higher domains
5292          * finding an idle cpu at the lowest domain is still better than
5293          * returning 'target', which we've already established, isn't
5294          * idle.
5295          */
5296         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5297         for_each_lower_domain(sd) {
5298                 sg = sd->groups;
5299                 do {
5300                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5301                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5302                                 goto next;
5303
5304                         /* Ensure the entire group is idle */
5305                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5306                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5307                                         goto next;
5308                         }
5309
5310                         /*
5311                          * It doesn't matter which cpu we pick, the
5312                          * whole group is idle.
5313                          */
5314                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5315                                         tsk_cpus_allowed(p));
5316                         goto done;
5317 next:
5318                         sg = sg->next;
5319                 } while (sg != sd->groups);
5320         }
5321 done:
5322         return target;
5323 }
5324
5325 /*
5326  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5327  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5328  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5329  * CFS task (ie cpu_capacity).
5330  *
5331  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5332  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5333  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5334  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5335  * (arch_scale_freq_capacity()).
5336  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5337  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5338  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5339  *
5340  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5341  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5342  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5343  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5344  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5345  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5346  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5347  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5348  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5349  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5350  */
5351 static int cpu_util(int cpu)
5352 {
5353         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5354         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5355
5356         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5357 }
5358
5359 /*
5360  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5361  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5362  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5363  *
5364  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5365  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5366  *
5367  * Returns the target cpu number.
5368  *
5369  * preempt must be disabled.
5370  */
5371 static int
5372 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5373 {
5374         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5375         int cpu = smp_processor_id();
5376         int new_cpu = prev_cpu;
5377         int want_affine = 0;
5378         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5379
5380         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
5381                 record_wakee(p);
5382                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5383         }
5384
5385         rcu_read_lock();
5386         for_each_domain(cpu, tmp) {
5387                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5388                         break;
5389
5390                 /*
5391                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5392                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5393                  */
5394                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5395                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5396                         affine_sd = tmp;
5397                         break;
5398                 }
5399
5400                 if (tmp->flags & sd_flag)
5401                         sd = tmp;
5402                 else if (!want_affine)
5403                         break;
5404         }
5405
5406         if (affine_sd) {
5407                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5408                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5409                         new_cpu = cpu;
5410         }
5411
5412         if (!sd) {
5413                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5414                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5415
5416         } else while (sd) {
5417                 struct sched_group *group;
5418                 int weight;
5419
5420                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5421                         sd = sd->child;
5422                         continue;
5423                 }
5424
5425                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5426                 if (!group) {
5427                         sd = sd->child;
5428                         continue;
5429                 }
5430
5431                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5432                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5433                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5434                         sd = sd->child;
5435                         continue;
5436                 }
5437
5438                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5439                 cpu = new_cpu;
5440                 weight = sd->span_weight;
5441                 sd = NULL;
5442                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5443                         if (weight <= tmp->span_weight)
5444                                 break;
5445                         if (tmp->flags & sd_flag)
5446                                 sd = tmp;
5447                 }
5448                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5449         }
5450         rcu_read_unlock();
5451
5452         return new_cpu;
5453 }
5454
5455 /*
5456  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5457  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5458  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5459  */
5460 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5461 {
5462         /*
5463          * As blocked tasks retain absolute vruntime the migration needs to
5464          * deal with this by subtracting the old and adding the new
5465          * min_vruntime -- the latter is done by enqueue_entity() when placing
5466          * the task on the new runqueue.
5467          */
5468         if (p->state == TASK_WAKING) {
5469                 struct sched_entity *se = &p->se;
5470                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5471                 u64 min_vruntime;
5472
5473 #ifndef CONFIG_64BIT
5474                 u64 min_vruntime_copy;
5475
5476                 do {
5477                         min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
5478                         smp_rmb();
5479                         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5480                 } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
5481 #else
5482                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
5483 #endif
5484
5485                 se->vruntime -= min_vruntime;
5486         }
5487
5488         /*
5489          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5490          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5491          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5492          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5493          * load sounds not bad.
5494          */
5495         remove_entity_load_avg(&p->se);
5496
5497         /* Tell new CPU we are migrated */
5498         p->se.avg.last_update_time = 0;
5499
5500         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5501         p->se.exec_start = 0;
5502 }
5503
5504 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5505 {
5506         remove_entity_load_avg(&p->se);
5507 }
5508 #endif /* CONFIG_SMP */
5509
5510 static unsigned long
5511 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5512 {
5513         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5514
5515         /*
5516          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5517          * to virtual-time in his units.
5518          *
5519          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5520          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5521          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5522          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5523          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5524          *
5525          * This is especially important for buddies when the leftmost
5526          * task is higher priority than the buddy.
5527          */
5528         return calc_delta_fair(gran, se);
5529 }
5530
5531 /*
5532  * Should 'se' preempt 'curr'.
5533  *
5534  *             |s1
5535  *        |s2
5536  *   |s3
5537  *         g
5538  *      |<--->|c
5539  *
5540  *  w(c, s1) = -1
5541  *  w(c, s2) =  0
5542  *  w(c, s3) =  1
5543  *
5544  */
5545 static int
5546 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5547 {
5548         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5549
5550         if (vdiff <= 0)
5551                 return -1;
5552
5553         gran = wakeup_gran(curr, se);
5554         if (vdiff > gran)
5555                 return 1;
5556
5557         return 0;
5558 }
5559
5560 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5561 {
5562         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5563                 return;
5564
5565         for_each_sched_entity(se)
5566                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5567 }
5568
5569 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5570 {
5571         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5572                 return;
5573
5574         for_each_sched_entity(se)
5575                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5576 }
5577
5578 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5579 {
5580         for_each_sched_entity(se)
5581                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5582 }
5583
5584 /*
5585  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5586  */
5587 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5588 {
5589         struct task_struct *curr = rq->curr;
5590         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5591         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5592         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5593         int next_buddy_marked = 0;
5594
5595         if (unlikely(se == pse))
5596                 return;
5597
5598         /*
5599          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5600          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5601          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5602          * next-buddy nomination below.
5603          */
5604         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5605                 return;
5606
5607         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5608                 set_next_buddy(pse);
5609                 next_buddy_marked = 1;
5610         }
5611
5612         /*
5613          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5614          * wake up path.
5615          *
5616          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5617          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5618          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5619          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5620          * below.
5621          */
5622         if (test_tsk_need_resched(curr))
5623                 return;
5624
5625         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5626         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5627             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5628                 goto preempt;
5629
5630         /*
5631          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5632          * is driven by the tick):
5633          */
5634         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5635                 return;
5636
5637         find_matching_se(&se, &pse);
5638         update_curr(cfs_rq_of(se));
5639         BUG_ON(!pse);
5640         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5641                 /*
5642                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5643                  * triggering this preemption.
5644                  */
5645                 if (!next_buddy_marked)
5646                         set_next_buddy(pse);
5647                 goto preempt;
5648         }
5649
5650         return;
5651
5652 preempt:
5653         resched_curr(rq);
5654         /*
5655          * Only set the backward buddy when the current task is still
5656          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5657          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5658          * point, either of which can * drop the rq lock.
5659          *
5660          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5661          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5662          */
5663         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5664                 return;
5665
5666         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5667                 set_last_buddy(se);
5668 }
5669
5670 static struct task_struct *
5671 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev, struct pin_cookie cookie)
5672 {
5673         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5674         struct sched_entity *se;
5675         struct task_struct *p;
5676         int new_tasks;
5677
5678 again:
5679 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5680         if (!cfs_rq->nr_running)
5681                 goto idle;
5682
5683         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5684                 goto simple;
5685
5686         /*
5687          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5688          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5689          *
5690          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5691          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5692          */
5693
5694         do {
5695                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5696
5697                 /*
5698                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5699                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5700                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5701                  * forget we've ever seen it.
5702                  */
5703                 if (curr) {
5704                         if (curr->on_rq)
5705                                 update_curr(cfs_rq);
5706                         else
5707                                 curr = NULL;
5708
5709                         /*
5710                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5711                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5712                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5713                          * be correct.
5714                          */
5715                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5716                                 goto simple;
5717                 }
5718
5719                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5720                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5721         } while (cfs_rq);
5722
5723         p = task_of(se);
5724
5725         /*
5726          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5727          * is a different task than we started out with, try and touch the
5728          * least amount of cfs_rqs.
5729          */
5730         if (prev != p) {
5731                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5732
5733                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5734                         int se_depth = se->depth;
5735                         int pse_depth = pse->depth;
5736
5737                         if (se_depth <= pse_depth) {
5738                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5739                                 pse = parent_entity(pse);
5740                         }
5741                         if (se_depth >= pse_depth) {
5742                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5743                                 se = parent_entity(se);
5744                         }
5745                 }
5746
5747                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5748                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5749         }
5750
5751         if (hrtick_enabled(rq))
5752                 hrtick_start_fair(rq, p);
5753
5754         return p;
5755 simple:
5756         cfs_rq = &rq->cfs;
5757 #endif
5758
5759         if (!cfs_rq->nr_running)
5760                 goto idle;
5761
5762         put_prev_task(rq, prev);
5763
5764         do {
5765                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5766                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5767                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5768         } while (cfs_rq);
5769
5770         p = task_of(se);
5771
5772         if (hrtick_enabled(rq))
5773                 hrtick_start_fair(rq, p);
5774
5775         return p;
5776
5777 idle:
5778         /*
5779          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5780          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5781          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5782          * re-start the picking loop.
5783          */
5784         lockdep_unpin_lock(&rq->lock, cookie);
5785         new_tasks = idle_balance(rq);
5786         lockdep_repin_lock(&rq->lock, cookie);
5787         /*
5788          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5789          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5790          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5791          */
5792         if (new_tasks < 0)
5793                 return RETRY_TASK;
5794
5795         if (new_tasks > 0)
5796                 goto again;
5797
5798         return NULL;
5799 }
5800
5801 /*
5802  * Account for a descheduled task:
5803  */
5804 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5805 {
5806         struct sched_entity *se = &prev->se;
5807         struct cfs_rq *cfs_rq;
5808
5809         for_each_sched_entity(se) {
5810                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5811                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5812         }
5813 }
5814
5815 /*
5816  * sched_yield() is very simple
5817  *
5818  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5819  */
5820 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5821 {
5822         struct task_struct *curr = rq->curr;
5823         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5824         struct sched_entity *se = &curr->se;
5825
5826         /*
5827          * Are we the only task in the tree?
5828          */
5829         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5830                 return;
5831
5832         clear_buddies(cfs_rq, se);
5833
5834         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5835                 update_rq_clock(rq);
5836                 /*
5837                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5838                  */
5839                 update_curr(cfs_rq);
5840                 /*
5841                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5842                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5843                  * and double the fastpath cost.
5844                  */
5845                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5846         }
5847
5848         set_skip_buddy(se);
5849 }
5850
5851 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5852 {
5853         struct sched_entity *se = &p->se;
5854
5855         /* throttled hierarchies are not runnable */
5856         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5857                 return false;
5858
5859         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5860         set_next_buddy(se);
5861
5862         yield_task_fair(rq);
5863
5864         return true;
5865 }
5866
5867 #ifdef CONFIG_SMP
5868 /**************************************************
5869  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5870  *
5871  * BASICS
5872  *
5873  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5874  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5875  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5876  *
5877  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5878  *
5879  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5880  * W_i,0 is defined as:
5881  *
5882  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5883  *
5884  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5885  * is derived from the nice value as per sched_prio_to_weight[].
5886  *
5887  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5888  * weight:
5889  *
5890  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5891  *
5892  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5893  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5894  * can also include other factors [XXX].
5895  *
5896  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5897  * directly from (1):
5898  *
5899  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5900  *
5901  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5902  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5903  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5904  *
5905  * [XXX expand on:
5906  *     - infeasible weights;
5907  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5908  *
5909  *
5910  * SCHED DOMAINS
5911  *
5912  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5913  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5914  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5915  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5916  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5917  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5918  * the groups.
5919  *
5920  * This yields:
5921  *
5922  *     log_2 n     1     n
5923  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5924  *     i = 0      2^i   2^i
5925  *                               `- size of each group
5926  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5927  *         |         `- freq
5928  *         `- sum over all levels
5929  *
5930  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5931  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5932  *
5933  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5934  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5935  *
5936  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5937  *
5938  *             log_2 n     
5939  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5940  *             k = 0
5941  *
5942  * And you'll find that:
5943  *
5944  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5945  *
5946  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5947  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5948  * of:
5949  *
5950  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5951  *
5952  *
5953  * WORK CONSERVING
5954  *
5955  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5956  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5957  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5958  *
5959  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5960  * time.
5961  *
5962  * [XXX more?]
5963  *
5964  *
5965  * CGROUPS
5966  *
5967  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5968  *
5969  *                                s_k,i
5970  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5971  *                                 S_k
5972  *
5973  * Where
5974  *
5975  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5976  *
5977  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5978  *
5979  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5980  * property.
5981  *
5982  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5983  *      rewrite all of this once again.]
5984  */ 
5985
5986 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5987
5988 enum fbq_type { regular, remote, all };
5989
5990 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5991 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5992 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5993 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5994
5995 struct lb_env {
5996         struct sched_domain     *sd;
5997
5998         struct rq               *src_rq;
5999         int                     src_cpu;
6000
6001         int                     dst_cpu;
6002         struct rq               *dst_rq;
6003
6004         struct cpumask          *dst_grpmask;
6005         int                     new_dst_cpu;
6006         enum cpu_idle_type      idle;
6007         long                    imbalance;
6008         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6009         struct cpumask          *cpus;
6010
6011         unsigned int            flags;
6012
6013         unsigned int            loop;
6014         unsigned int            loop_break;
6015         unsigned int            loop_max;
6016
6017         enum fbq_type           fbq_type;
6018         struct list_head        tasks;
6019 };
6020
6021 /*
6022  * Is this task likely cache-hot:
6023  */
6024 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6025 {
6026         s64 delta;
6027
6028         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6029
6030         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6031                 return 0;
6032
6033         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6034                 return 0;
6035
6036         /*
6037          * Buddy candidates are cache hot:
6038          */
6039         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6040                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6041                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6042                 return 1;
6043
6044         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6045                 return 1;
6046         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6047                 return 0;
6048
6049         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6050
6051         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6052 }
6053
6054 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6055 /*
6056  * Returns 1, if task migration degrades locality
6057  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6058  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6059  */
6060 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6061 {
6062         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6063         unsigned long src_faults, dst_faults;
6064         int src_nid, dst_nid;
6065
6066         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6067                 return -1;
6068
6069         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6070                 return -1;
6071
6072         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6073         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6074
6075         if (src_nid == dst_nid)
6076                 return -1;
6077
6078         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6079         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6080                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6081                         return 1;
6082                 else
6083                         return -1;
6084         }
6085
6086         /* Encourage migration to the preferred node. */
6087         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6088                 return 0;
6089
6090         if (numa_group) {
6091                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6092                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6093         } else {
6094                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6095                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6096         }
6097
6098         return dst_faults < src_faults;
6099 }
6100
6101 #else
6102 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6103                                              struct lb_env *env)
6104 {
6105         return -1;
6106 }
6107 #endif
6108
6109 /*
6110  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6111  */
6112 static
6113 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6114 {
6115         int tsk_cache_hot;
6116
6117         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6118
6119         /*
6120          * We do not migrate tasks that are:
6121          * 1) throttled_lb_pair, or
6122          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6123          * 3) running (obviously), or
6124          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6125          */
6126         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6127                 return 0;
6128
6129         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6130                 int cpu;
6131
6132                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6133
6134                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6135
6136                 /*
6137                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6138                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6139                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6140                  *
6141                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6142                  * one in current iteration.
6143                  */
6144                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6145                         return 0;
6146
6147                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6148                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6149                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6150                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6151                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6152                                 break;
6153                         }
6154                 }
6155
6156                 return 0;
6157         }
6158
6159         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6160         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6161
6162         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6163                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6164                 return 0;
6165         }
6166
6167         /*
6168          * Aggressive migration if:
6169          * 1) destination numa is preferred
6170          * 2) task is cache cold, or
6171          * 3) too many balance attempts have failed.
6172          */
6173         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6174         if (tsk_cache_hot == -1)
6175                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6176
6177         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6178             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6179                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6180                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6181                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6182                 }
6183                 return 1;
6184         }
6185
6186         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6187         return 0;
6188 }
6189
6190 /*
6191  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6192  */
6193 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6194 {
6195         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6196
6197         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6198         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6199         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6200 }
6201
6202 /*
6203  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6204  * part of active balancing operations within "domain".
6205  *
6206  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6207  */
6208 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6209 {
6210         struct task_struct *p, *n;
6211
6212         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6213
6214         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6215                 if (!can_migrate_task(p, env))
6216                         continue;
6217
6218                 detach_task(p, env);
6219
6220                 /*
6221                  * Right now, this is only the second place where
6222                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6223                  * so we can safely collect stats here rather than
6224                  * inside detach_tasks().
6225                  */
6226                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6227                 return p;
6228         }
6229         return NULL;
6230 }
6231
6232 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6233
6234 /*
6235  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6236  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6237  *
6238  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6239  */
6240 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6241 {
6242         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6243         struct task_struct *p;
6244         unsigned long load;
6245         int detached = 0;
6246
6247         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6248
6249         if (env->imbalance <= 0)
6250                 return 0;
6251
6252         while (!list_empty(tasks)) {
6253                 /*
6254                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6255                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6256                  */
6257                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6258                         break;
6259
6260                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6261
6262                 env->loop++;
6263                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6264                 if (env->loop > env->loop_max)
6265                         break;
6266
6267                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6268                 if (env->loop > env->loop_break) {
6269                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6270                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6271                         break;
6272                 }
6273
6274                 if (!can_migrate_task(p, env))
6275                         goto next;
6276
6277                 load = task_h_load(p);
6278
6279                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6280                         goto next;
6281
6282                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6283                         goto next;
6284
6285                 detach_task(p, env);
6286                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6287
6288                 detached++;
6289                 env->imbalance -= load;
6290
6291 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6292                 /*
6293                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6294                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6295                  * the critical section.
6296                  */
6297                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6298                         break;
6299 #endif
6300
6301                 /*
6302                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6303                  * weighted load.
6304                  */
6305                 if (env->imbalance <= 0)
6306                         break;
6307
6308                 continue;
6309 next:
6310                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6311         }
6312
6313         /*
6314          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6315          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6316          * than inside detach_one_task().
6317          */
6318         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6319
6320         return detached;
6321 }
6322
6323 /*
6324  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6325  */
6326 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6327 {
6328         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6329
6330         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6331         activate_task(rq, p, 0);
6332         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6333         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6334 }
6335
6336 /*
6337  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6338  * its new rq.
6339  */
6340 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6341 {
6342         raw_spin_lock(&rq->lock);
6343         attach_task(rq, p);
6344         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6345 }
6346
6347 /*
6348  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6349  * new rq.
6350  */
6351 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6352 {
6353         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6354         struct task_struct *p;
6355
6356         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6357
6358         while (!list_empty(tasks)) {
6359                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6360                 list_del_init(&p->se.group_node);
6361
6362                 attach_task(env->dst_rq, p);
6363         }
6364
6365         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6366 }
6367
6368 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6369 static void update_blocked_averages(int cpu)
6370 {
6371         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6372         struct cfs_rq *cfs_rq;
6373         unsigned long flags;
6374
6375         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6376         update_rq_clock(rq);
6377
6378         /*
6379          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6380          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6381          */
6382         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6383                 /* throttled entities do not contribute to load */
6384                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6385                         continue;
6386
6387                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true))
6388                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6389         }
6390         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6391 }
6392
6393 /*
6394  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6395  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6396  * group is a fraction of its parents load.
6397  */
6398 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6399 {
6400         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6401         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6402         unsigned long now = jiffies;
6403         unsigned long load;
6404
6405         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6406                 return;
6407
6408         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6409         for_each_sched_entity(se) {
6410                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6411                 cfs_rq->h_load_next = se;
6412                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6413                         break;
6414         }
6415
6416         if (!se) {
6417                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6418                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6419         }
6420
6421         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6422                 load = cfs_rq->h_load;
6423                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6424                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6425                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6426                 cfs_rq->h_load = load;
6427                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6428         }
6429 }
6430
6431 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6432 {
6433         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6434
6435         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6436         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6437                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6438 }
6439 #else
6440 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6441 {
6442         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6443         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6444         unsigned long flags;
6445
6446         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6447         update_rq_clock(rq);
6448         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
6449         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6450 }
6451
6452 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6453 {
6454         return p->se.avg.load_avg;
6455 }
6456 #endif
6457
6458 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6459
6460 enum group_type {
6461         group_other = 0,
6462         group_imbalanced,
6463         group_overloaded,
6464 };
6465
6466 /*
6467  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6468  */
6469 struct sg_lb_stats {
6470         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6471         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6472         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6473         unsigned long load_per_task;
6474         unsigned long group_capacity;
6475         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6476         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6477         unsigned int idle_cpus;
6478         unsigned int group_weight;
6479         enum group_type group_type;
6480         int group_no_capacity;
6481 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6482         unsigned int nr_numa_running;
6483         unsigned int nr_preferred_running;
6484 #endif
6485 };
6486
6487 /*
6488  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6489  *               during load balancing.
6490  */
6491 struct sd_lb_stats {
6492         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6493         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6494         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6495         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6496         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6497
6498         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6499         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6500 };
6501
6502 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6503 {
6504         /*
6505          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6506          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6507          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6508          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6509          */
6510         *sds = (struct sd_lb_stats){
6511                 .busiest = NULL,
6512                 .local = NULL,
6513                 .total_load = 0UL,
6514                 .total_capacity = 0UL,
6515                 .busiest_stat = {
6516                         .avg_load = 0UL,
6517                         .sum_nr_running = 0,
6518                         .group_type = group_other,
6519                 },
6520         };
6521 }
6522
6523 /**
6524  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6525  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6526  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6527  *
6528  * Return: The load index.
6529  */
6530 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6531                                         enum cpu_idle_type idle)
6532 {
6533         int load_idx;
6534
6535         switch (idle) {
6536         case CPU_NOT_IDLE:
6537                 load_idx = sd->busy_idx;
6538                 break;
6539
6540         case CPU_NEWLY_IDLE:
6541                 load_idx = sd->newidle_idx;
6542                 break;
6543         default:
6544                 load_idx = sd->idle_idx;
6545                 break;
6546         }
6547
6548         return load_idx;
6549 }
6550
6551 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6552 {
6553         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6554         u64 total, used, age_stamp, avg;
6555         s64 delta;
6556
6557         /*
6558          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6559          * we read them once before doing sanity checks on them.
6560          */
6561         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6562         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6563         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6564
6565         if (unlikely(delta < 0))
6566                 delta = 0;
6567
6568         total = sched_avg_period() + delta;
6569
6570         used = div_u64(avg, total);
6571
6572         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6573                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6574
6575         return 1;
6576 }
6577
6578 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6579 {
6580         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6581         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6582
6583         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6584
6585         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6586         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6587
6588         if (!capacity)
6589                 capacity = 1;
6590
6591         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6592         sdg->sgc->capacity = capacity;
6593 }
6594
6595 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6596 {
6597         struct sched_domain *child = sd->child;
6598         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6599         unsigned long capacity;
6600         unsigned long interval;
6601
6602         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6603         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6604         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6605
6606         if (!child) {
6607                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6608                 return;
6609         }
6610
6611         capacity = 0;
6612
6613         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6614                 /*
6615                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6616                  * span the current group.
6617                  */
6618
6619                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6620                         struct sched_group_capacity *sgc;
6621                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6622
6623                         /*
6624                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6625                          * gets here before we've attached the domains to the
6626                          * runqueues.
6627                          *
6628                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6629                          * in update_cpu_capacity().
6630                          *
6631                          * This avoids capacity from being 0 and
6632                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6633                          */
6634                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6635                                 capacity += capacity_of(cpu);
6636                                 continue;
6637                         }
6638
6639                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6640                         capacity += sgc->capacity;
6641                 }
6642         } else  {
6643                 /*
6644                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6645                  * span the current group.
6646                  */ 
6647
6648                 group = child->groups;
6649                 do {
6650                         capacity += group->sgc->capacity;
6651                         group = group->next;
6652                 } while (group != child->groups);
6653         }
6654
6655         sdg->sgc->capacity = capacity;
6656 }
6657
6658 /*
6659  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6660  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6661  * Return true is the capacity is reduced
6662  */
6663 static inline int
6664 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6665 {
6666         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6667                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6668 }
6669
6670 /*
6671  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6672  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6673  *
6674  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6675  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6676  * Something like:
6677  *
6678  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6679  *              *     * * *
6680  *
6681  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6682  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6683  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6684  *
6685  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6686  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6687  * moving tasks due to affinity constraints.
6688  *
6689  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6690  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6691  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6692  * to create an effective group imbalance.
6693  *
6694  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6695  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6696  * subtle and fragile situation.
6697  */
6698
6699 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6700 {
6701         return group->sgc->imbalance;
6702 }
6703
6704 /*
6705  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6706  * be used by some tasks.
6707  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6708  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6709  * available capacity for CFS tasks.
6710  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6711  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6712  * capacity in meaningful for the load balancer.
6713  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6714  * any benefit for the load balance.
6715  */
6716 static inline bool
6717 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6718 {
6719         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6720                 return true;
6721
6722         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6723                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6724                 return true;
6725
6726         return false;
6727 }
6728
6729 /*
6730  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6731  *  handle.
6732  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6733  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6734  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6735  *  false.
6736  */
6737 static inline bool
6738 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6739 {
6740         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6741                 return false;
6742
6743         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6744                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6745                 return true;
6746
6747         return false;
6748 }
6749
6750 static inline enum
6751 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6752                           struct sg_lb_stats *sgs)
6753 {
6754         if (sgs->group_no_capacity)
6755                 return group_overloaded;
6756
6757         if (sg_imbalanced(group))
6758                 return group_imbalanced;
6759
6760         return group_other;
6761 }
6762
6763 /**
6764  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6765  * @env: The load balancing environment.
6766  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6767  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6768  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6769  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6770  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6771  */
6772 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6773                         struct sched_group *group, int load_idx,
6774                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6775                         bool *overload)
6776 {
6777         unsigned long load;
6778         int i, nr_running;
6779
6780         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6781
6782         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6783                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6784
6785                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6786                 if (local_group)
6787                         load = target_load(i, load_idx);
6788                 else
6789                         load = source_load(i, load_idx);
6790
6791                 sgs->group_load += load;
6792                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6793                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6794
6795                 nr_running = rq->nr_running;
6796                 if (nr_running > 1)
6797                         *overload = true;
6798
6799 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6800                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6801                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6802 #endif
6803                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6804                 /*
6805                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6806                  */
6807                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6808                         sgs->idle_cpus++;
6809         }
6810
6811         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6812         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6813         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6814
6815         if (sgs->sum_nr_running)
6816                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6817
6818         sgs->group_weight = group->group_weight;
6819
6820         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6821         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6822 }
6823
6824 /**
6825  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6826  * @env: The load balancing environment.
6827  * @sds: sched_domain statistics
6828  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6829  * @sgs: sched_group statistics
6830  *
6831  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6832  * busiest group.
6833  *
6834  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6835  * busiest group. %false otherwise.
6836  */
6837 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6838                                    struct sd_lb_stats *sds,
6839                                    struct sched_group *sg,
6840                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6841 {
6842         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6843
6844         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6845                 return true;
6846
6847         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6848                 return false;
6849
6850         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6851                 return false;
6852
6853         /* This is the busiest node in its class. */
6854         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6855                 return true;
6856
6857         /* No ASYM_PACKING if target cpu is already busy */
6858         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
6859                 return true;
6860         /*
6861          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6862          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6863          * higher than ourself as busy.
6864          */
6865         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6866                 if (!sds->busiest)
6867                         return true;
6868
6869                 /* Prefer to move from highest possible cpu's work */
6870                 if (group_first_cpu(sds->busiest) < group_first_cpu(sg))
6871                         return true;
6872         }
6873
6874         return false;
6875 }
6876
6877 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6878 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6879 {
6880         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6881                 return regular;
6882         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6883                 return remote;
6884         return all;
6885 }
6886
6887 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6888 {
6889         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6890                 return regular;
6891         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6892                 return remote;
6893         return all;
6894 }
6895 #else
6896 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6897 {
6898         return all;
6899 }
6900
6901 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6902 {
6903         return regular;
6904 }
6905 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6906
6907 /**
6908  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6909  * @env: The load balancing environment.
6910  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6911  */
6912 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6913 {
6914         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6915         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6916         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6917         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6918         bool overload = false;
6919
6920         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6921                 prefer_sibling = 1;
6922
6923         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6924
6925         do {
6926                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6927                 int local_group;
6928
6929                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6930                 if (local_group) {
6931                         sds->local = sg;
6932                         sgs = &sds->local_stat;
6933
6934                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6935                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6936                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6937                 }
6938
6939                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6940                                                 &overload);
6941
6942                 if (local_group)
6943                         goto next_group;
6944
6945                 /*
6946                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6947                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6948                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6949                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6950                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6951                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6952                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6953                  * the tasks on the system).
6954                  */
6955                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6956                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6957                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6958                         sgs->group_no_capacity = 1;
6959                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6960                 }
6961
6962                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6963                         sds->busiest = sg;
6964                         sds->busiest_stat = *sgs;
6965                 }
6966
6967 next_group:
6968                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6969                 sds->total_load += sgs->group_load;
6970                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6971
6972                 sg = sg->next;
6973         } while (sg != env->sd->groups);
6974
6975         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6976                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6977
6978         if (!env->sd->parent) {
6979                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6980                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6981                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6982         }
6983
6984 }
6985
6986 /**
6987  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6988  *                      sched doman.
6989  *
6990  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6991  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6992  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6993  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6994  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6995  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6996  *
6997  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6998  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6999  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7000  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7001  * number.
7002  *
7003  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7004  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7005  *
7006  * @env: The load balancing environment.
7007  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7008  */
7009 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7010 {
7011         int busiest_cpu;
7012
7013         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7014                 return 0;
7015
7016         if (env->idle == CPU_NOT_IDLE)
7017                 return 0;
7018
7019         if (!sds->busiest)
7020                 return 0;
7021
7022         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7023         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7024                 return 0;
7025
7026         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7027                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7028                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7029
7030         return 1;
7031 }
7032
7033 /**
7034  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7035  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7036  *                      load balancing.
7037  * @env: The load balancing environment.
7038  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7039  */
7040 static inline
7041 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7042 {
7043         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7044         unsigned int imbn = 2;
7045         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7046         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7047
7048         local = &sds->local_stat;
7049         busiest = &sds->busiest_stat;
7050
7051         if (!local->sum_nr_running)
7052                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7053         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7054                 imbn = 1;
7055
7056         scaled_busy_load_per_task =
7057                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7058                 busiest->group_capacity;
7059
7060         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7061             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7062                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7063                 return;
7064         }
7065
7066         /*
7067          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7068          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7069          * moving them.
7070          */
7071
7072         capa_now += busiest->group_capacity *
7073                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7074         capa_now += local->group_capacity *
7075                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7076         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7077
7078         /* Amount of load we'd subtract */
7079         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7080                 capa_move += busiest->group_capacity *
7081                             min(busiest->load_per_task,
7082                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7083         }
7084
7085         /* Amount of load we'd add */
7086         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7087             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7088                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7089                       local->group_capacity;
7090         } else {
7091                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7092                       local->group_capacity;
7093         }
7094         capa_move += local->group_capacity *
7095                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7096         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7097
7098         /* Move if we gain throughput */
7099         if (capa_move > capa_now)
7100                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7101 }
7102
7103 /**
7104  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7105  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7106  * @env: load balance environment
7107  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7108  */
7109 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7110 {
7111         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7112         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7113
7114         local = &sds->local_stat;
7115         busiest = &sds->busiest_stat;
7116
7117         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7118                 /*
7119                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7120                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7121                  */
7122                 busiest->load_per_task =
7123                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7124         }
7125
7126         /*
7127          * Avg load of busiest sg can be less and avg load of local sg can
7128          * be greater than avg load across all sgs of sd because avg load
7129          * factors in sg capacity and sgs with smaller group_type are
7130          * skipped when updating the busiest sg:
7131          */
7132         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7133             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7134                 env->imbalance = 0;
7135                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7136         }
7137
7138         /*
7139          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7140          */
7141         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7142             local->group_type   == group_overloaded) {
7143                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running * SCHED_CAPACITY_SCALE;
7144                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity) {
7145                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7146                         load_above_capacity *= NICE_0_LOAD;
7147                         load_above_capacity /= busiest->group_capacity;
7148                 } else
7149                         load_above_capacity = ~0UL;
7150         }
7151
7152         /*
7153          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7154          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7155          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7156          * we also don't want to reduce the group load below the group
7157          * capacity. Thus we look for the minimum possible imbalance.
7158          */
7159         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7160
7161         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7162         env->imbalance = min(
7163                 max_pull * busiest->group_capacity,
7164                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7165         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7166
7167         /*
7168          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7169          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7170          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7171          * moved
7172          */
7173         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7174                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7175 }
7176
7177 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7178
7179 /**
7180  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7181  * if there is an imbalance.
7182  *
7183  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7184  * to restore balance.
7185  *
7186  * @env: The load balancing environment.
7187  *
7188  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7189  */
7190 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7191 {
7192         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7193         struct sd_lb_stats sds;
7194
7195         init_sd_lb_stats(&sds);
7196
7197         /*
7198          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7199          * this level.
7200          */
7201         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7202         local = &sds.local_stat;
7203         busiest = &sds.busiest_stat;
7204
7205         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7206         if (check_asym_packing(env, &sds))
7207                 return sds.busiest;
7208
7209         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7210         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7211                 goto out_balanced;
7212
7213         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7214                                                 / sds.total_capacity;
7215
7216         /*
7217          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7218          * work because they assume all things are equal, which typically
7219          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7220          */
7221         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7222                 goto force_balance;
7223
7224         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7225         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7226             busiest->group_no_capacity)
7227                 goto force_balance;
7228
7229         /*
7230          * If the local group is busier than the selected busiest group
7231          * don't try and pull any tasks.
7232          */
7233         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7234                 goto out_balanced;
7235
7236         /*
7237          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7238          * average load.
7239          */
7240         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7241                 goto out_balanced;
7242
7243         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7244                 /*
7245                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7246                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7247                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7248                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7249                  * might end up to just move the imbalance on another group
7250                  */
7251                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7252                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
7253                         goto out_balanced;
7254         } else {
7255                 /*
7256                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7257                  * imbalance_pct to be conservative.
7258                  */
7259                 if (100 * busiest->avg_load <=
7260                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7261                         goto out_balanced;
7262         }
7263
7264 force_balance:
7265         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7266         calculate_imbalance(env, &sds);
7267         return sds.busiest;
7268
7269 out_balanced:
7270         env->imbalance = 0;
7271         return NULL;
7272 }
7273
7274 /*
7275  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7276  */
7277 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7278                                      struct sched_group *group)
7279 {
7280         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7281         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7282         int i;
7283
7284         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7285                 unsigned long capacity, wl;
7286                 enum fbq_type rt;
7287
7288                 rq = cpu_rq(i);
7289                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7290
7291                 /*
7292                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7293                  *  - regular: there are !numa tasks
7294                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7295                  *  - all:     there is no distinction
7296                  *
7297                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7298                  * ignore those when there's better options.
7299                  *
7300                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7301                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7302                  * queue by moving tasks around inside the node.
7303                  *
7304                  * If we cannot move enough load due to this classification
7305                  * the next pass will adjust the group classification and
7306                  * allow migration of more tasks.
7307                  *
7308                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7309                  */
7310                 if (rt > env->fbq_type)
7311                         continue;
7312
7313                 capacity = capacity_of(i);
7314
7315                 wl = weighted_cpuload(i);
7316
7317                 /*
7318                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7319                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7320                  */
7321
7322                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7323                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7324                         continue;
7325
7326                 /*
7327                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7328                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7329                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7330                  * potentially running at a lower capacity.
7331                  *
7332                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7333                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7334                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7335                  * our previous maximum.
7336                  */
7337                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7338                         busiest_load = wl;
7339                         busiest_capacity = capacity;
7340                         busiest = rq;
7341                 }
7342         }
7343
7344         return busiest;
7345 }
7346
7347 /*
7348  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7349  * so long as it is large enough.
7350  */
7351 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7352
7353 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7354 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7355
7356 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7357 {
7358         struct sched_domain *sd = env->sd;
7359
7360         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7361
7362                 /*
7363                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7364                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7365                  * lowest numbered CPUs.
7366                  */
7367                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7368                         return 1;
7369         }
7370
7371         /*
7372          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7373          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7374          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7375          * available on dst_cpu.
7376          */
7377         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7378             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7379                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7380                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7381                         return 1;
7382         }
7383
7384         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7385 }
7386
7387 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7388
7389 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7390 {
7391         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7392         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7393         int cpu, balance_cpu = -1;
7394
7395         /*
7396          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7397          * to do the newly idle load balance.
7398          */
7399         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7400                 return 1;
7401
7402         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7403         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7404         /* Try to find first idle cpu */
7405         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7406                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7407                         continue;
7408
7409                 balance_cpu = cpu;
7410                 break;
7411         }
7412
7413         if (balance_cpu == -1)
7414                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7415
7416         /*
7417          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7418          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7419          */
7420         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7421 }
7422
7423 /*
7424  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7425  * tasks if there is an imbalance.
7426  */
7427 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7428                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7429                         int *continue_balancing)
7430 {
7431         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7432         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7433         struct sched_group *group;
7434         struct rq *busiest;
7435         unsigned long flags;
7436         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7437
7438         struct lb_env env = {
7439                 .sd             = sd,
7440                 .dst_cpu        = this_cpu,
7441                 .dst_rq         = this_rq,
7442                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7443                 .idle           = idle,
7444                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7445                 .cpus           = cpus,
7446                 .fbq_type       = all,
7447                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7448         };
7449
7450         /*
7451          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7452          * other cpus in our group
7453          */
7454         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7455                 env.dst_grpmask = NULL;
7456
7457         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7458
7459         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7460
7461 redo:
7462         if (!should_we_balance(&env)) {
7463                 *continue_balancing = 0;
7464                 goto out_balanced;
7465         }
7466
7467         group = find_busiest_group(&env);
7468         if (!group) {
7469                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7470                 goto out_balanced;
7471         }
7472
7473         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7474         if (!busiest) {
7475                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7476                 goto out_balanced;
7477         }
7478
7479         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7480
7481         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7482
7483         env.src_cpu = busiest->cpu;
7484         env.src_rq = busiest;
7485
7486         ld_moved = 0;
7487         if (busiest->nr_running > 1) {
7488                 /*
7489                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7490                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7491                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7492                  * correctly treated as an imbalance.
7493                  */
7494                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7495                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7496
7497 more_balance:
7498                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7499
7500                 /*
7501                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7502                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7503                  */
7504                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7505
7506                 /*
7507                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7508                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7509                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7510                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7511                  * See task_rq_lock() family for the details.
7512                  */
7513
7514                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7515
7516                 if (cur_ld_moved) {
7517                         attach_tasks(&env);
7518                         ld_moved += cur_ld_moved;
7519                 }
7520
7521                 local_irq_restore(flags);
7522
7523                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7524                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7525                         goto more_balance;
7526                 }
7527
7528                 /*
7529                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7530                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7531                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7532                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7533                  * sched_group.
7534                  *
7535                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7536                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7537                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7538                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7539                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7540                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7541                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7542                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7543                  * This however should not happen so much in practice and
7544                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7545                  * excess load moved.
7546                  */
7547                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7548
7549                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7550                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7551
7552                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7553                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7554                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7555                         env.loop         = 0;
7556                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7557
7558                         /*
7559                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7560                          * need to continue with same src_cpu.
7561                          */
7562                         goto more_balance;
7563                 }
7564
7565                 /*
7566                  * We failed to reach balance because of affinity.
7567                  */
7568                 if (sd_parent) {
7569                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7570
7571                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7572                                 *group_imbalance = 1;
7573                 }
7574
7575                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7576                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7577                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7578                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7579                                 env.loop = 0;
7580                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7581                                 goto redo;
7582                         }
7583                         goto out_all_pinned;
7584                 }
7585         }
7586
7587         if (!ld_moved) {
7588                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7589                 /*
7590                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7591                  * We do not want newidle balance, which can be very
7592                  * frequent, pollute the failure counter causing
7593                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7594                  */
7595                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7596                         sd->nr_balance_failed++;
7597
7598                 if (need_active_balance(&env)) {
7599                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7600
7601                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7602                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7603                          * moved to this_cpu
7604                          */
7605                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7606                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7607                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7608                                                             flags);
7609                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7610                                 goto out_one_pinned;
7611                         }
7612
7613                         /*
7614                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7615                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7616                          * only after active load balance is finished.
7617                          */
7618                         if (!busiest->active_balance) {
7619                                 busiest->active_balance = 1;
7620                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7621                                 active_balance = 1;
7622                         }
7623                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7624
7625                         if (active_balance) {
7626                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7627                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7628                                         &busiest->active_balance_work);
7629                         }
7630
7631                         /* We've kicked active balancing, force task migration. */
7632                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7633                 }
7634         } else
7635                 sd->nr_balance_failed = 0;
7636
7637         if (likely(!active_balance)) {
7638                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7639                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7640         } else {
7641                 /*
7642                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7643                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7644                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7645                  * detach_tasks).
7646                  */
7647                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7648                         sd->balance_interval *= 2;
7649         }
7650
7651         goto out;
7652
7653 out_balanced:
7654         /*
7655          * We reach balance although we may have faced some affinity
7656          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7657          */
7658         if (sd_parent) {
7659                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7660
7661                 if (*group_imbalance)
7662                         *group_imbalance = 0;
7663         }
7664
7665 out_all_pinned:
7666         /*
7667          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7668          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7669          * can try to migrate them.
7670          */
7671         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7672
7673         sd->nr_balance_failed = 0;
7674
7675 out_one_pinned:
7676         /* tune up the balancing interval */
7677         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7678                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7679                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7680                 sd->balance_interval *= 2;
7681
7682         ld_moved = 0;
7683 out:
7684         return ld_moved;
7685 }
7686
7687 static inline unsigned long
7688 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7689 {
7690         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7691
7692         if (cpu_busy)
7693                 interval *= sd->busy_factor;
7694
7695         /* scale ms to jiffies */
7696         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7697         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7698
7699         return interval;
7700 }
7701
7702 static inline void
7703 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7704 {
7705         unsigned long interval, next;
7706
7707         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7708         next = sd->last_balance + interval;
7709
7710         if (time_after(*next_balance, next))
7711                 *next_balance = next;
7712 }
7713
7714 /*
7715  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7716  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7717  */
7718 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7719 {
7720         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7721         int this_cpu = this_rq->cpu;
7722         struct sched_domain *sd;
7723         int pulled_task = 0;
7724         u64 curr_cost = 0;
7725
7726         /*
7727          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7728          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7729          */
7730         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7731
7732         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7733             !this_rq->rd->overload) {
7734                 rcu_read_lock();
7735                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7736                 if (sd)
7737                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7738                 rcu_read_unlock();
7739
7740                 goto out;
7741         }
7742
7743         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7744
7745         update_blocked_averages(this_cpu);
7746         rcu_read_lock();
7747         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7748                 int continue_balancing = 1;
7749                 u64 t0, domain_cost;
7750
7751                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7752                         continue;
7753
7754                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7755                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7756                         break;
7757                 }
7758
7759                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7760                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7761
7762                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7763                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7764                                                    &continue_balancing);
7765
7766                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7767                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7768                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7769
7770                         curr_cost += domain_cost;
7771                 }
7772
7773                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7774
7775                 /*
7776                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7777                  * now runnable tasks on this rq.
7778                  */
7779                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7780                         break;
7781         }
7782         rcu_read_unlock();
7783
7784         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7785
7786         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7787                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7788
7789         /*
7790          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7791          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7792          * pretend we pulled a task.
7793          */
7794         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7795                 pulled_task = 1;
7796
7797 out:
7798         /* Move the next balance forward */
7799         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7800                 this_rq->next_balance = next_balance;
7801
7802         /* Is there a task of a high priority class? */
7803         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7804                 pulled_task = -1;
7805
7806         if (pulled_task)
7807                 this_rq->idle_stamp = 0;
7808
7809         return pulled_task;
7810 }
7811
7812 /*
7813  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7814  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7815  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7816  * avoids physical / logical imbalances.
7817  */
7818 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7819 {
7820         struct rq *busiest_rq = data;
7821         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7822         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7823         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7824         struct sched_domain *sd;
7825         struct task_struct *p = NULL;
7826
7827         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7828
7829         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7830         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7831                      !busiest_rq->active_balance))
7832                 goto out_unlock;
7833
7834         /* Is there any task to move? */
7835         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7836                 goto out_unlock;
7837
7838         /*
7839          * This condition is "impossible", if it occurs
7840          * we need to fix it. Originally reported by
7841          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7842          */
7843         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7844
7845         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7846         rcu_read_lock();
7847         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7848                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7849                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7850                                 break;
7851         }
7852
7853         if (likely(sd)) {
7854                 struct lb_env env = {
7855                         .sd             = sd,
7856                         .dst_cpu        = target_cpu,
7857                         .dst_rq         = target_rq,
7858                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7859                         .src_rq         = busiest_rq,
7860                         .idle           = CPU_IDLE,
7861                 };
7862
7863                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7864
7865                 p = detach_one_task(&env);
7866                 if (p) {
7867                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7868                         /* Active balancing done, reset the failure counter. */
7869                         sd->nr_balance_failed = 0;
7870                 } else {
7871                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7872                 }
7873         }
7874         rcu_read_unlock();
7875 out_unlock:
7876         busiest_rq->active_balance = 0;
7877         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7878
7879         if (p)
7880                 attach_one_task(target_rq, p);
7881
7882         local_irq_enable();
7883
7884         return 0;
7885 }
7886
7887 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7888 {
7889         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7890 }
7891
7892 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7893 /*
7894  * idle load balancing details
7895  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7896  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7897  *   load balancing for all the idle CPUs.
7898  */
7899 static struct {
7900         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7901         atomic_t nr_cpus;
7902         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7903 } nohz ____cacheline_aligned;
7904
7905 static inline int find_new_ilb(void)
7906 {
7907         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7908
7909         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7910                 return ilb;
7911
7912         return nr_cpu_ids;
7913 }
7914
7915 /*
7916  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7917  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7918  * CPU (if there is one).
7919  */
7920 static void nohz_balancer_kick(void)
7921 {
7922         int ilb_cpu;
7923
7924         nohz.next_balance++;
7925
7926         ilb_cpu = find_new_ilb();
7927
7928         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7929                 return;
7930
7931         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7932                 return;
7933         /*
7934          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7935          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7936          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7937          * will be run before returning from the IPI.
7938          */
7939         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7940         return;
7941 }
7942
7943 void nohz_balance_exit_idle(unsigned int cpu)
7944 {
7945         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7946                 /*
7947                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7948                  */
7949                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7950                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7951                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7952                 }
7953                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7954         }
7955 }
7956
7957 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7958 {
7959         struct sched_domain *sd;
7960         int cpu = smp_processor_id();
7961
7962         rcu_read_lock();
7963         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7964
7965         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7966                 goto unlock;
7967         sd->nohz_idle = 0;
7968
7969         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7970 unlock:
7971         rcu_read_unlock();
7972 }
7973
7974 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7975 {
7976         struct sched_domain *sd;
7977         int cpu = smp_processor_id();
7978
7979         rcu_read_lock();
7980         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7981
7982         if (!sd || sd->nohz_idle)
7983                 goto unlock;
7984         sd->nohz_idle = 1;
7985
7986         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7987 unlock:
7988         rcu_read_unlock();
7989 }
7990
7991 /*
7992  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7993  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7994  */
7995 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7996 {
7997         /*
7998          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7999          */
8000         if (!cpu_active(cpu))
8001                 return;
8002
8003         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8004                 return;
8005
8006         /*
8007          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8008          */
8009         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8010                 return;
8011
8012         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8013         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8014         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8015 }
8016 #endif
8017
8018 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8019
8020 /*
8021  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8022  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8023  */
8024 void update_max_interval(void)
8025 {
8026         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8027 }
8028
8029 /*
8030  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8031  * and initiates a balancing operation if so.
8032  *
8033  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8034  */
8035 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8036 {
8037         int continue_balancing = 1;
8038         int cpu = rq->cpu;
8039         unsigned long interval;
8040         struct sched_domain *sd;
8041         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8042         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8043         int update_next_balance = 0;
8044         int need_serialize, need_decay = 0;
8045         u64 max_cost = 0;
8046
8047         update_blocked_averages(cpu);
8048
8049         rcu_read_lock();
8050         for_each_domain(cpu, sd) {
8051                 /*
8052                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8053                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8054                  */
8055                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8056                         sd->max_newidle_lb_cost =
8057                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8058                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8059                         need_decay = 1;
8060                 }
8061                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8062
8063                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8064                         continue;
8065
8066                 /*
8067                  * Stop the load balance at this level. There is another
8068                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8069                  * actively.
8070                  */
8071                 if (!continue_balancing) {
8072                         if (need_decay)
8073                                 continue;
8074                         break;
8075                 }
8076
8077                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8078
8079                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8080                 if (need_serialize) {
8081                         if (!spin_trylock(&balancing))
8082                                 goto out;
8083                 }
8084
8085                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8086                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8087                                 /*
8088                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8089                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8090                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8091                                  */
8092                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8093                         }
8094                         sd->last_balance = jiffies;
8095                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8096                 }
8097                 if (need_serialize)
8098                         spin_unlock(&balancing);
8099 out:
8100                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8101                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8102                         update_next_balance = 1;
8103                 }
8104         }
8105         if (need_decay) {
8106                 /*
8107                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8108                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8109                  */
8110                 rq->max_idle_balance_cost =
8111                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8112         }
8113         rcu_read_unlock();
8114
8115         /*
8116          * next_balance will be updated only when there is a need.
8117          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8118          * updated.
8119          */
8120         if (likely(update_next_balance)) {
8121                 rq->next_balance = next_balance;
8122
8123 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8124                 /*
8125                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8126                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8127                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8128                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8129                  * balance for itself and we need to update the
8130                  * nohz.next_balance accordingly.
8131                  */
8132                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8133                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8134 #endif
8135         }
8136 }
8137
8138 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8139 /*
8140  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8141  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8142  */
8143 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8144 {
8145         int this_cpu = this_rq->cpu;
8146         struct rq *rq;
8147         int balance_cpu;
8148         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8149         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8150         int update_next_balance = 0;
8151
8152         if (idle != CPU_IDLE ||
8153             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8154                 goto end;
8155
8156         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8157                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8158                         continue;
8159
8160                 /*
8161                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8162                  * work being done for other cpus. Next load
8163                  * balancing owner will pick it up.
8164                  */
8165                 if (need_resched())
8166                         break;
8167
8168                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8169
8170                 /*
8171                  * If time for next balance is due,
8172                  * do the balance.
8173                  */
8174                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8175                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8176                         update_rq_clock(rq);
8177                         cpu_load_update_idle(rq);
8178                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8179                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8180                 }
8181
8182                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8183                         next_balance = rq->next_balance;
8184                         update_next_balance = 1;
8185                 }
8186         }
8187
8188         /*
8189          * next_balance will be updated only when there is a need.
8190          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8191          * updated.
8192          */
8193         if (likely(update_next_balance))
8194                 nohz.next_balance = next_balance;
8195 end:
8196         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8197 }
8198
8199 /*
8200  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8201  * of an idle cpu in the system.
8202  *   - This rq has more than one task.
8203  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8204  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8205  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8206  *     multiple busy cpu.
8207  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8208  *     domain span are idle.
8209  */
8210 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8211 {
8212         unsigned long now = jiffies;
8213         struct sched_domain *sd;
8214         struct sched_group_capacity *sgc;
8215         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8216         bool kick = false;
8217
8218         if (unlikely(rq->idle_balance))
8219                 return false;
8220
8221        /*
8222         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8223         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8224         */
8225         set_cpu_sd_state_busy();
8226         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8227
8228         /*
8229          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
8230          * balancing.
8231          */
8232         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
8233                 return false;
8234
8235         if (time_before(now, nohz.next_balance))
8236                 return false;
8237
8238         if (rq->nr_running >= 2)
8239                 return true;
8240
8241         rcu_read_lock();
8242         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8243         if (sd) {
8244                 sgc = sd->groups->sgc;
8245                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8246
8247                 if (nr_busy > 1) {
8248                         kick = true;
8249                         goto unlock;
8250                 }
8251
8252         }
8253
8254         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8255         if (sd) {
8256                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8257                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8258                         kick = true;
8259                         goto unlock;
8260                 }
8261         }
8262
8263         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8264         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8265                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8266                 kick = true;
8267                 goto unlock;
8268         }
8269
8270 unlock:
8271         rcu_read_unlock();
8272         return kick;
8273 }
8274 #else
8275 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8276 #endif
8277
8278 /*
8279  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8280  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8281  */
8282 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8283 {
8284         struct rq *this_rq = this_rq();
8285         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8286                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8287
8288         /*
8289          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8290          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8291          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8292          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8293          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8294          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8295          */
8296         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8297         rebalance_domains(this_rq, idle);
8298 }
8299
8300 /*
8301  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8302  */
8303 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8304 {
8305         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8306         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8307                 return;
8308
8309         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8310                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8311 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8312         if (nohz_kick_needed(rq))
8313                 nohz_balancer_kick();
8314 #endif
8315 }
8316
8317 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8318 {
8319         update_sysctl();
8320
8321         update_runtime_enabled(rq);
8322 }
8323
8324 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8325 {
8326         update_sysctl();
8327
8328         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8329         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8330 }
8331
8332 #endif /* CONFIG_SMP */
8333
8334 /*
8335  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8336  */
8337 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8338 {
8339         struct cfs_rq *cfs_rq;
8340         struct sched_entity *se = &curr->se;
8341
8342         for_each_sched_entity(se) {
8343                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8344                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8345         }
8346
8347         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8348                 task_tick_numa(rq, curr);
8349 }
8350
8351 /*
8352  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8353  *  - child not yet on the tasklist
8354  *  - preemption disabled
8355  */
8356 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8357 {
8358         struct cfs_rq *cfs_rq;
8359         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8360         struct rq *rq = this_rq();
8361
8362         raw_spin_lock(&rq->lock);
8363         update_rq_clock(rq);
8364
8365         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8366         curr = cfs_rq->curr;
8367         if (curr) {
8368                 update_curr(cfs_rq);
8369                 se->vruntime = curr->vruntime;
8370         }
8371         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8372
8373         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8374                 /*
8375                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8376                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8377                  */
8378                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8379                 resched_curr(rq);
8380         }
8381
8382         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8383         raw_spin_unlock(&rq->lock);
8384 }
8385
8386 /*
8387  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8388  * the current task.
8389  */
8390 static void
8391 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8392 {
8393         if (!task_on_rq_queued(p))
8394                 return;
8395
8396         /*
8397          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8398          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8399          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8400          */
8401         if (rq->curr == p) {
8402                 if (p->prio > oldprio)
8403                         resched_curr(rq);
8404         } else
8405                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8406 }
8407
8408 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8409 {
8410         struct sched_entity *se = &p->se;
8411
8412         /*
8413          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8414          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8415          * vruntime.
8416          */
8417         if (p->on_rq)
8418                 return true;
8419
8420         /*
8421          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8422          * But there are some cases where it has already been normalized:
8423          *
8424          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8425          *   wake_up_new_task().
8426          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8427          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8428          */
8429         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8430                 return true;
8431
8432         return false;
8433 }
8434
8435 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8436 {
8437         struct sched_entity *se = &p->se;
8438         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8439         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8440         int tg_update;
8441
8442         if (!vruntime_normalized(p)) {
8443                 /*
8444                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8445                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8446                  */
8447                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8448                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8449         }
8450
8451         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8452         tg_update = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8453         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8454         if (tg_update)
8455                 update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8456 }
8457
8458 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8459 {
8460         struct sched_entity *se = &p->se;
8461         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8462         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
8463         int tg_update;
8464
8465 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8466         /*
8467          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8468          * class maintain depth value), reset depth properly.
8469          */
8470         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8471 #endif
8472
8473         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8474         tg_update = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, false);
8475         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8476         if (tg_update)
8477                 update_tg_load_avg(cfs_rq, false);
8478
8479         if (!vruntime_normalized(p))
8480                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8481 }
8482
8483 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8484 {
8485         detach_task_cfs_rq(p);
8486 }
8487
8488 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8489 {
8490         attach_task_cfs_rq(p);
8491
8492         if (task_on_rq_queued(p)) {
8493                 /*
8494                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8495                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8496                  * if we can still preempt the current task.
8497                  */
8498                 if (rq->curr == p)
8499                         resched_curr(rq);
8500                 else
8501                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8502         }
8503 }
8504
8505 /* Account for a task changing its policy or group.
8506  *
8507  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8508  * migrates between groups/classes.
8509  */
8510 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8511 {
8512         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8513
8514         for_each_sched_entity(se) {
8515                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8516
8517                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8518                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8519                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8520         }
8521 }
8522
8523 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8524 {
8525         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8526         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8527 #ifndef CONFIG_64BIT
8528         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8529 #endif
8530 #ifdef CONFIG_SMP
8531         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8532         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8533 #endif
8534 }
8535
8536 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8537 static void task_set_group_fair(struct task_struct *p)
8538 {
8539         struct sched_entity *se = &p->se;
8540
8541         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8542         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8543 }
8544
8545 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8546 {
8547         detach_task_cfs_rq(p);
8548         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8549
8550 #ifdef CONFIG_SMP
8551         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8552         p->se.avg.last_update_time = 0;
8553 #endif
8554         attach_task_cfs_rq(p);
8555 }
8556
8557 static void task_change_group_fair(struct task_struct *p, int type)
8558 {
8559         switch (type) {
8560         case TASK_SET_GROUP:
8561                 task_set_group_fair(p);
8562                 break;
8563
8564         case TASK_MOVE_GROUP:
8565                 task_move_group_fair(p);
8566                 break;
8567         }
8568 }
8569
8570 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8571 {
8572         int i;
8573
8574         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8575
8576         for_each_possible_cpu(i) {
8577                 if (tg->cfs_rq)
8578                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8579                 if (tg->se)
8580                         kfree(tg->se[i]);
8581         }
8582
8583         kfree(tg->cfs_rq);
8584         kfree(tg->se);
8585 }
8586
8587 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8588 {
8589         struct sched_entity *se;
8590         struct cfs_rq *cfs_rq;
8591         struct rq *rq;
8592         int i;
8593
8594         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8595         if (!tg->cfs_rq)
8596                 goto err;
8597         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8598         if (!tg->se)
8599                 goto err;
8600
8601         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8602
8603         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8604
8605         for_each_possible_cpu(i) {
8606                 rq = cpu_rq(i);
8607
8608                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8609                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8610                 if (!cfs_rq)
8611                         goto err;
8612
8613                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8614                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8615                 if (!se)
8616                         goto err_free_rq;
8617
8618                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8619                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8620                 init_entity_runnable_average(se);
8621         }
8622
8623         return 1;
8624
8625 err_free_rq:
8626         kfree(cfs_rq);
8627 err:
8628         return 0;
8629 }
8630
8631 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8632 {
8633         struct sched_entity *se;
8634         struct rq *rq;
8635         int i;
8636
8637         for_each_possible_cpu(i) {
8638                 rq = cpu_rq(i);
8639                 se = tg->se[i];
8640
8641                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8642                 post_init_entity_util_avg(se);
8643                 sync_throttle(tg, i);
8644                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8645         }
8646 }
8647
8648 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8649 {
8650         unsigned long flags;
8651         struct rq *rq;
8652         int cpu;
8653
8654         for_each_possible_cpu(cpu) {
8655                 if (tg->se[cpu])
8656                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8657
8658                 /*
8659                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8660                  * check on_list without danger of it being re-added.
8661                  */
8662                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8663                         continue;
8664
8665                 rq = cpu_rq(cpu);
8666
8667                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8668                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8669                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8670         }
8671 }
8672
8673 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8674                         struct sched_entity *se, int cpu,
8675                         struct sched_entity *parent)
8676 {
8677         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8678
8679         cfs_rq->tg = tg;
8680         cfs_rq->rq = rq;
8681         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8682
8683         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8684         tg->se[cpu] = se;
8685
8686         /* se could be NULL for root_task_group */
8687         if (!se)
8688                 return;
8689
8690         if (!parent) {
8691                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8692                 se->depth = 0;
8693         } else {
8694                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8695                 se->depth = parent->depth + 1;
8696         }
8697
8698         se->my_q = cfs_rq;
8699         /* guarantee group entities always have weight */
8700         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8701         se->parent = parent;
8702 }
8703
8704 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8705
8706 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8707 {
8708         int i;
8709         unsigned long flags;
8710
8711         /*
8712          * We can't change the weight of the root cgroup.
8713          */
8714         if (!tg->se[0])
8715                 return -EINVAL;
8716
8717         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8718
8719         mutex_lock(&shares_mutex);
8720         if (tg->shares == shares)
8721                 goto done;
8722
8723         tg->shares = shares;
8724         for_each_possible_cpu(i) {
8725                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8726                 struct sched_entity *se;
8727
8728                 se = tg->se[i];
8729                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8730                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8731
8732                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8733                 update_rq_clock(rq);
8734                 for_each_sched_entity(se)
8735                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8736                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8737         }
8738
8739 done:
8740         mutex_unlock(&shares_mutex);
8741         return 0;
8742 }
8743 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8744
8745 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8746
8747 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8748 {
8749         return 1;
8750 }
8751
8752 void online_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8753
8754 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8755
8756 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8757
8758
8759 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8760 {
8761         struct sched_entity *se = &task->se;
8762         unsigned int rr_interval = 0;
8763
8764         /*
8765          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8766          * idle runqueue:
8767          */
8768         if (rq->cfs.load.weight)
8769                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8770
8771         return rr_interval;
8772 }
8773
8774 /*
8775  * All the scheduling class methods:
8776  */
8777 const struct sched_class fair_sched_class = {
8778         .next                   = &idle_sched_class,
8779         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8780         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8781         .yield_task             = yield_task_fair,
8782         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8783
8784         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8785
8786         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8787         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8788
8789 #ifdef CONFIG_SMP
8790         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8791         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8792
8793         .rq_online              = rq_online_fair,
8794         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8795
8796         .task_dead              = task_dead_fair,
8797         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8798 #endif
8799
8800         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8801         .task_tick              = task_tick_fair,
8802         .task_fork              = task_fork_fair,
8803
8804         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8805         .switched_from          = switched_from_fair,
8806         .switched_to            = switched_to_fair,
8807
8808         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8809
8810         .update_curr            = update_curr_fair,
8811
8812 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8813         .task_change_group      = task_change_group_fair,
8814 #endif
8815 };
8816
8817 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8818 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8819 {
8820         struct cfs_rq *cfs_rq;
8821
8822         rcu_read_lock();
8823         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8824                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8825         rcu_read_unlock();
8826 }
8827
8828 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8829 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8830 {
8831         int node;
8832         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8833
8834         for_each_online_node(node) {
8835                 if (p->numa_faults) {
8836                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8837                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8838                 }
8839                 if (p->numa_group) {
8840                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8841                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8842                 }
8843                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8844         }
8845 }
8846 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8847 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8848
8849 __init void init_sched_fair_class(void)
8850 {
8851 #ifdef CONFIG_SMP
8852         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8853
8854 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8855         nohz.next_balance = jiffies;
8856         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8857 #endif
8858 #endif /* SMP */
8859
8860 }