Merge branch 'drm-next' of git://people.freedesktop.org/~airlied/linux
[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 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         sa->util_avg = scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
686         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
687         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
688 }
689
690 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
691 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq);
692 #else
693 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
694 {
695 }
696 #endif
697
698 /*
699  * Update the current task's runtime statistics.
700  */
701 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
702 {
703         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
704         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
705         u64 delta_exec;
706
707         if (unlikely(!curr))
708                 return;
709
710         delta_exec = now - curr->exec_start;
711         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
712                 return;
713
714         curr->exec_start = now;
715
716         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
717                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
718
719         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
720         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
721
722         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
723         update_min_vruntime(cfs_rq);
724
725         if (entity_is_task(curr)) {
726                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
727
728                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
729                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
730                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
731         }
732
733         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
734 }
735
736 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
737 {
738         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
739 }
740
741 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
742 static inline void
743 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
744 {
745         u64 wait_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
746
747         if (entity_is_task(se) && task_on_rq_migrating(task_of(se)) &&
748             likely(wait_start > se->statistics.wait_start))
749                 wait_start -= se->statistics.wait_start;
750
751         se->statistics.wait_start = wait_start;
752 }
753
754 static void
755 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
756 {
757         struct task_struct *p;
758         u64 delta;
759
760         delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start;
761
762         if (entity_is_task(se)) {
763                 p = task_of(se);
764                 if (task_on_rq_migrating(p)) {
765                         /*
766                          * Preserve migrating task's wait time so wait_start
767                          * time stamp can be adjusted to accumulate wait time
768                          * prior to migration.
769                          */
770                         se->statistics.wait_start = delta;
771                         return;
772                 }
773                 trace_sched_stat_wait(p, delta);
774         }
775
776         se->statistics.wait_max = max(se->statistics.wait_max, delta);
777         se->statistics.wait_count++;
778         se->statistics.wait_sum += delta;
779         se->statistics.wait_start = 0;
780 }
781
782 /*
783  * Task is being enqueued - update stats:
784  */
785 static inline void
786 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
787 {
788         /*
789          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
790          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
791          */
792         if (se != cfs_rq->curr)
793                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
794 }
795
796 static inline void
797 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
798 {
799         /*
800          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
801          * waiting task:
802          */
803         if (se != cfs_rq->curr)
804                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
805
806         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
807                 if (entity_is_task(se)) {
808                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
809
810                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
811                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
812                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
813                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
814                 }
815         }
816
817 }
818 #else
819 static inline void
820 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
821 {
822 }
823
824 static inline void
825 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
826 {
827 }
828
829 static inline void
830 update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
831 {
832 }
833
834 static inline void
835 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
836 {
837 }
838 #endif
839
840 /*
841  * We are picking a new current task - update its stats:
842  */
843 static inline void
844 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
845 {
846         /*
847          * We are starting a new run period:
848          */
849         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
850 }
851
852 /**************************************************
853  * Scheduling class queueing methods:
854  */
855
856 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
857 /*
858  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
859  * calculated based on the tasks virtual memory size and
860  * numa_balancing_scan_size.
861  */
862 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
863 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
864
865 /* Portion of address space to scan in MB */
866 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
867
868 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
869 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
870
871 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
872 {
873         unsigned long rss = 0;
874         unsigned long nr_scan_pages;
875
876         /*
877          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
878          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
879          * on resident pages
880          */
881         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
882         rss = get_mm_rss(p->mm);
883         if (!rss)
884                 rss = nr_scan_pages;
885
886         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
887         return rss / nr_scan_pages;
888 }
889
890 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
891 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
892
893 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
894 {
895         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
896         unsigned int scan, floor;
897         unsigned int windows = 1;
898
899         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
900                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
901         floor = 1000 / windows;
902
903         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
904         return max_t(unsigned int, floor, scan);
905 }
906
907 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
908 {
909         unsigned int smin = task_scan_min(p);
910         unsigned int smax;
911
912         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
913         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
914         return max(smin, smax);
915 }
916
917 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
918 {
919         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
920         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
921 }
922
923 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
924 {
925         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
926         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
927 }
928
929 struct numa_group {
930         atomic_t refcount;
931
932         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
933         int nr_tasks;
934         pid_t gid;
935         int active_nodes;
936
937         struct rcu_head rcu;
938         unsigned long total_faults;
939         unsigned long max_faults_cpu;
940         /*
941          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
942          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
943          * more by CPU use than by memory faults.
944          */
945         unsigned long *faults_cpu;
946         unsigned long faults[0];
947 };
948
949 /* Shared or private faults. */
950 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
951
952 /* Memory and CPU locality */
953 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
954
955 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
956 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
957
958 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
959 {
960         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
961 }
962
963 /*
964  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
965  * occupy the first half of the array. The second half of the
966  * array is for current counters, which are averaged into the
967  * first set by task_numa_placement.
968  */
969 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
970 {
971         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
972 }
973
974 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
975 {
976         if (!p->numa_faults)
977                 return 0;
978
979         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
980                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
981 }
982
983 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
984 {
985         if (!p->numa_group)
986                 return 0;
987
988         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
989                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
990 }
991
992 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
993 {
994         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
995                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
996 }
997
998 /*
999  * A node triggering more than 1/3 as many NUMA faults as the maximum is
1000  * considered part of a numa group's pseudo-interleaving set. Migrations
1001  * between these nodes are slowed down, to allow things to settle down.
1002  */
1003 #define ACTIVE_NODE_FRACTION 3
1004
1005 static bool numa_is_active_node(int nid, struct numa_group *ng)
1006 {
1007         return group_faults_cpu(ng, nid) * ACTIVE_NODE_FRACTION > ng->max_faults_cpu;
1008 }
1009
1010 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
1011 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
1012                                         int maxdist, bool task)
1013 {
1014         unsigned long score = 0;
1015         int node;
1016
1017         /*
1018          * All nodes are directly connected, and the same distance
1019          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
1020          */
1021         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1022                 return 0;
1023
1024         /*
1025          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
1026          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
1027          */
1028         for_each_online_node(node) {
1029                 unsigned long faults;
1030                 int dist = node_distance(nid, node);
1031
1032                 /*
1033                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
1034                  * for placement; nid was already counted.
1035                  */
1036                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
1037                         continue;
1038
1039                 /*
1040                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
1041                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
1042                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
1043                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
1044                  * of each group. Skip other nodes.
1045                  */
1046                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1047                                         dist > maxdist)
1048                         continue;
1049
1050                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1051                 if (task)
1052                         faults = task_faults(p, node);
1053                 else
1054                         faults = group_faults(p, node);
1055
1056                 /*
1057                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1058                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1059                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1060                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1061                  * The further away a node is, the less the faults count.
1062                  * This seems to result in good task placement.
1063                  */
1064                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1065                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1066                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1067                 }
1068
1069                 score += faults;
1070         }
1071
1072         return score;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1077  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1078  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1079  * evenly spread out between numa nodes.
1080  */
1081 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1082                                         int dist)
1083 {
1084         unsigned long faults, total_faults;
1085
1086         if (!p->numa_faults)
1087                 return 0;
1088
1089         total_faults = p->total_numa_faults;
1090
1091         if (!total_faults)
1092                 return 0;
1093
1094         faults = task_faults(p, nid);
1095         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1096
1097         return 1000 * faults / total_faults;
1098 }
1099
1100 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1101                                          int dist)
1102 {
1103         unsigned long faults, total_faults;
1104
1105         if (!p->numa_group)
1106                 return 0;
1107
1108         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1109
1110         if (!total_faults)
1111                 return 0;
1112
1113         faults = group_faults(p, nid);
1114         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1115
1116         return 1000 * faults / total_faults;
1117 }
1118
1119 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1120                                 int src_nid, int dst_cpu)
1121 {
1122         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1123         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1124         int last_cpupid, this_cpupid;
1125
1126         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1127
1128         /*
1129          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1130          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1131          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1132          *
1133          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1134          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1135          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1136          *
1137          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1138          * same result twice in a row, given these samples are fully
1139          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1140          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1141          *
1142          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1143          * act on an unlikely task<->page relation.
1144          */
1145         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1146         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1147                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1148                 return false;
1149
1150         /* Always allow migrate on private faults */
1151         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1152                 return true;
1153
1154         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1155         if (!ng)
1156                 return true;
1157
1158         /*
1159          * Destination node is much more heavily used than the source
1160          * node? Allow migration.
1161          */
1162         if (group_faults_cpu(ng, dst_nid) > group_faults_cpu(ng, src_nid) *
1163                                         ACTIVE_NODE_FRACTION)
1164                 return true;
1165
1166         /*
1167          * Distribute memory according to CPU & memory use on each node,
1168          * with 3/4 hysteresis to avoid unnecessary memory migrations:
1169          *
1170          * faults_cpu(dst)   3   faults_cpu(src)
1171          * --------------- * - > ---------------
1172          * faults_mem(dst)   4   faults_mem(src)
1173          */
1174         return group_faults_cpu(ng, dst_nid) * group_faults(p, src_nid) * 3 >
1175                group_faults_cpu(ng, src_nid) * group_faults(p, dst_nid) * 4;
1176 }
1177
1178 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1179 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1180 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1181 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1182 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1183
1184 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1185 struct numa_stats {
1186         unsigned long nr_running;
1187         unsigned long load;
1188
1189         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1190         unsigned long compute_capacity;
1191
1192         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1193         unsigned long task_capacity;
1194         int has_free_capacity;
1195 };
1196
1197 /*
1198  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1199  */
1200 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1201 {
1202         int smt, cpu, cpus = 0;
1203         unsigned long capacity;
1204
1205         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1206         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1207                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1208
1209                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1210                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1211                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1212
1213                 cpus++;
1214         }
1215
1216         /*
1217          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1218          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1219          * not find this node attractive.
1220          *
1221          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1222          * imbalance and bail there.
1223          */
1224         if (!cpus)
1225                 return;
1226
1227         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1228         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1229         capacity = cpus / smt; /* cores */
1230
1231         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1232                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1233         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1234 }
1235
1236 struct task_numa_env {
1237         struct task_struct *p;
1238
1239         int src_cpu, src_nid;
1240         int dst_cpu, dst_nid;
1241
1242         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1243
1244         int imbalance_pct;
1245         int dist;
1246
1247         struct task_struct *best_task;
1248         long best_imp;
1249         int best_cpu;
1250 };
1251
1252 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1253                              struct task_struct *p, long imp)
1254 {
1255         if (env->best_task)
1256                 put_task_struct(env->best_task);
1257
1258         env->best_task = p;
1259         env->best_imp = imp;
1260         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1261 }
1262
1263 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1264                                 struct task_numa_env *env)
1265 {
1266         long imb, old_imb;
1267         long orig_src_load, orig_dst_load;
1268         long src_capacity, dst_capacity;
1269
1270         /*
1271          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1272          *
1273          * src_load        dst_load
1274          * ------------ vs ---------
1275          * src_capacity    dst_capacity
1276          */
1277         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1278         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1279
1280         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1281         if (dst_load < src_load)
1282                 swap(dst_load, src_load);
1283
1284         /* Is the difference below the threshold? */
1285         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1286               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1287         if (imb <= 0)
1288                 return false;
1289
1290         /*
1291          * The imbalance is above the allowed threshold.
1292          * Compare it with the old imbalance.
1293          */
1294         orig_src_load = env->src_stats.load;
1295         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1296
1297         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1298                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1299
1300         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1301                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1302
1303         /* Would this change make things worse? */
1304         return (imb > old_imb);
1305 }
1306
1307 /*
1308  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1309  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1310  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1311  * be exchanged with the source task
1312  */
1313 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1314                               long taskimp, long groupimp)
1315 {
1316         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1317         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1318         struct task_struct *cur;
1319         long src_load, dst_load;
1320         long load;
1321         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1322         long moveimp = imp;
1323         int dist = env->dist;
1324         bool assigned = false;
1325
1326         rcu_read_lock();
1327
1328         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1329         cur = dst_rq->curr;
1330         /*
1331          * No need to move the exiting task or idle task.
1332          */
1333         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1334                 cur = NULL;
1335         else {
1336                 /*
1337                  * The task_struct must be protected here to protect the
1338                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1339                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1340                  * finish_task_switch()
1341                  *     --> put_task_struct()
1342                  *         --> __put_task_struct()
1343                  *             --> task_numa_free()
1344                  */
1345                 get_task_struct(cur);
1346         }
1347
1348         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1349
1350         /*
1351          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1352          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1353          */
1354         if (cur == env->p)
1355                 goto unlock;
1356
1357         /*
1358          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1359          * source and destination node. Calculate the total differential for
1360          * the source task and potential destination task. The more negative
1361          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1362          * be incurred if the tasks were swapped.
1363          */
1364         if (cur) {
1365                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1366                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1367                         goto unlock;
1368
1369                 /*
1370                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1371                  * in any group then look only at task weights.
1372                  */
1373                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1374                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1375                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1376                         /*
1377                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1378                          * tasks within a group over tiny differences.
1379                          */
1380                         if (cur->numa_group)
1381                                 imp -= imp/16;
1382                 } else {
1383                         /*
1384                          * Compare the group weights. If a task is all by
1385                          * itself (not part of a group), use the task weight
1386                          * instead.
1387                          */
1388                         if (cur->numa_group)
1389                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1390                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1391                         else
1392                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1393                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1394                 }
1395         }
1396
1397         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1398                 goto unlock;
1399
1400         if (!cur) {
1401                 /* Is there capacity at our destination? */
1402                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1403                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1404                         goto unlock;
1405
1406                 goto balance;
1407         }
1408
1409         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1410         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1411                         dst_rq->nr_running == 1)
1412                 goto assign;
1413
1414         /*
1415          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1416          */
1417 balance:
1418         load = task_h_load(env->p);
1419         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1420         src_load = env->src_stats.load - load;
1421
1422         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1423                 /*
1424                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1425                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1426                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1427                  * so an actually idle CPU will win.
1428                  */
1429                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1430                         imp = moveimp - 1;
1431                         put_task_struct(cur);
1432                         cur = NULL;
1433                         goto assign;
1434                 }
1435         }
1436
1437         if (imp <= env->best_imp)
1438                 goto unlock;
1439
1440         if (cur) {
1441                 load = task_h_load(cur);
1442                 dst_load -= load;
1443                 src_load += load;
1444         }
1445
1446         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1447                 goto unlock;
1448
1449         /*
1450          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1451          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1452          */
1453         if (!cur)
1454                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1455
1456 assign:
1457         assigned = true;
1458         task_numa_assign(env, cur, imp);
1459 unlock:
1460         rcu_read_unlock();
1461         /*
1462          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1463          * finished.
1464          */
1465         if (cur && !assigned)
1466                 put_task_struct(cur);
1467 }
1468
1469 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1470                                 long taskimp, long groupimp)
1471 {
1472         int cpu;
1473
1474         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1475                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1476                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1477                         continue;
1478
1479                 env->dst_cpu = cpu;
1480                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1481         }
1482 }
1483
1484 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1485 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1486 {
1487         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1488         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1489
1490         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1491                 return false;
1492
1493         /*
1494          * Only consider a task move if the source has a higher load
1495          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1496          *
1497          *      src->load                dst->load
1498          * --------------------- vs ---------------------
1499          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1500          */
1501         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1502
1503             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1504                 return true;
1505
1506         return false;
1507 }
1508
1509 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1510 {
1511         struct task_numa_env env = {
1512                 .p = p,
1513
1514                 .src_cpu = task_cpu(p),
1515                 .src_nid = task_node(p),
1516
1517                 .imbalance_pct = 112,
1518
1519                 .best_task = NULL,
1520                 .best_imp = 0,
1521                 .best_cpu = -1,
1522         };
1523         struct sched_domain *sd;
1524         unsigned long taskweight, groupweight;
1525         int nid, ret, dist;
1526         long taskimp, groupimp;
1527
1528         /*
1529          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1530          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1531          *
1532          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1533          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1534          * to satisfy here.
1535          */
1536         rcu_read_lock();
1537         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1538         if (sd)
1539                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1540         rcu_read_unlock();
1541
1542         /*
1543          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1544          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1545          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1546          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1547          */
1548         if (unlikely(!sd)) {
1549                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1550                 return -EINVAL;
1551         }
1552
1553         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1554         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1555         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1556         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1557         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1558         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1559         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1560         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1561
1562         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1563         if (numa_has_capacity(&env))
1564                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1565
1566         /*
1567          * Look at other nodes in these cases:
1568          * - there is no space available on the preferred_nid
1569          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1570          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1571          *   we need to check other locations.
1572          */
1573         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group && p->numa_group->active_nodes > 1)) {
1574                 for_each_online_node(nid) {
1575                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1576                                 continue;
1577
1578                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1579                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1580                                                 dist != env.dist) {
1581                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1582                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1583                         }
1584
1585                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1586                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1587                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1588                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1589                                 continue;
1590
1591                         env.dist = dist;
1592                         env.dst_nid = nid;
1593                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1594                         if (numa_has_capacity(&env))
1595                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1596                 }
1597         }
1598
1599         /*
1600          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1601          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1602          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1603          * settle down.
1604          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1605          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1606          */
1607         if (p->numa_group) {
1608                 struct numa_group *ng = p->numa_group;
1609
1610                 if (env.best_cpu == -1)
1611                         nid = env.src_nid;
1612                 else
1613                         nid = env.dst_nid;
1614
1615                 if (ng->active_nodes > 1 && numa_is_active_node(env.dst_nid, ng))
1616                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1617         }
1618
1619         /* No better CPU than the current one was found. */
1620         if (env.best_cpu == -1)
1621                 return -EAGAIN;
1622
1623         /*
1624          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1625          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1626          */
1627         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1628
1629         if (env.best_task == NULL) {
1630                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1631                 if (ret != 0)
1632                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1633                 return ret;
1634         }
1635
1636         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1637         if (ret != 0)
1638                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1639         put_task_struct(env.best_task);
1640         return ret;
1641 }
1642
1643 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1644 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1645 {
1646         unsigned long interval = HZ;
1647
1648         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1649         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1650                 return;
1651
1652         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1653         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1654         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1655
1656         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1657         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1658                 return;
1659
1660         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1661         task_numa_migrate(p);
1662 }
1663
1664 /*
1665  * Find out how many nodes on the workload is actively running on. Do this by
1666  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1667  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1668  * located.
1669  */
1670 static void numa_group_count_active_nodes(struct numa_group *numa_group)
1671 {
1672         unsigned long faults, max_faults = 0;
1673         int nid, active_nodes = 0;
1674
1675         for_each_online_node(nid) {
1676                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1677                 if (faults > max_faults)
1678                         max_faults = faults;
1679         }
1680
1681         for_each_online_node(nid) {
1682                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1683                 if (faults * ACTIVE_NODE_FRACTION > max_faults)
1684                         active_nodes++;
1685         }
1686
1687         numa_group->max_faults_cpu = max_faults;
1688         numa_group->active_nodes = active_nodes;
1689 }
1690
1691 /*
1692  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1693  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1694  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1695  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1696  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1697  */
1698 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1699 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1700
1701 /*
1702  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1703  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1704  * the page accesses are shared with other processes.
1705  * Otherwise, decrease the scan period.
1706  */
1707 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1708                         unsigned long shared, unsigned long private)
1709 {
1710         unsigned int period_slot;
1711         int ratio;
1712         int diff;
1713
1714         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1715         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1716
1717         /*
1718          * If there were no record hinting faults then either the task is
1719          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1720          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1721          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1722          * node is overloaded. In either case, scan slower
1723          */
1724         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1725                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1726                         p->numa_scan_period << 1);
1727
1728                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1729                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1730
1731                 return;
1732         }
1733
1734         /*
1735          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1736          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1737          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1738          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1739          */
1740         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1741         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1742         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1743                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1744                 if (!slot)
1745                         slot = 1;
1746                 diff = slot * period_slot;
1747         } else {
1748                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1749
1750                 /*
1751                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1752                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1753                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1754                  * speaking the intent is that there is little point
1755                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1756                  * simply bounce migrations uselessly
1757                  */
1758                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1759                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1760         }
1761
1762         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1763                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1764         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1769  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1770  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1771  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1772  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1773  */
1774 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1775 {
1776         u64 runtime, delta, now;
1777         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1778         now = p->se.exec_start;
1779         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1780
1781         if (p->last_task_numa_placement) {
1782                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1783                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1784         } else {
1785                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1786                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1787         }
1788
1789         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1790         p->last_task_numa_placement = now;
1791
1792         return delta;
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1797  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1798  * otherwise workloads might not converge.
1799  */
1800 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1801 {
1802         nodemask_t nodes;
1803         int dist;
1804
1805         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1806         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1807                 return nid;
1808
1809         /*
1810          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1811          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1812          * both the node itself, and on nearby nodes.
1813          */
1814         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1815                 unsigned long score, max_score = 0;
1816                 int node, max_node = nid;
1817
1818                 dist = sched_max_numa_distance;
1819
1820                 for_each_online_node(node) {
1821                         score = group_weight(p, node, dist);
1822                         if (score > max_score) {
1823                                 max_score = score;
1824                                 max_node = node;
1825                         }
1826                 }
1827                 return max_node;
1828         }
1829
1830         /*
1831          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1832          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1833          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1834          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1835          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1836          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1837          * keep the complexity of the search down.
1838          */
1839         nodes = node_online_map;
1840         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1841                 unsigned long max_faults = 0;
1842                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1843                 int a, b;
1844
1845                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1846                 if (!find_numa_distance(dist))
1847                         continue;
1848
1849                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1850                         unsigned long faults = 0;
1851                         nodemask_t this_group;
1852                         nodes_clear(this_group);
1853
1854                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1855                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1856                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1857                                         faults += group_faults(p, b);
1858                                         node_set(b, this_group);
1859                                         node_clear(b, nodes);
1860                                 }
1861                         }
1862
1863                         /* Remember the top group. */
1864                         if (faults > max_faults) {
1865                                 max_faults = faults;
1866                                 max_group = this_group;
1867                                 /*
1868                                  * subtle: at the smallest distance there is
1869                                  * just one node left in each "group", the
1870                                  * winner is the preferred nid.
1871                                  */
1872                                 nid = a;
1873                         }
1874                 }
1875                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1876                 if (!max_faults)
1877                         break;
1878                 nodes = max_group;
1879         }
1880         return nid;
1881 }
1882
1883 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1884 {
1885         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1886         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1887         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1888         unsigned long total_faults;
1889         u64 runtime, period;
1890         spinlock_t *group_lock = NULL;
1891
1892         /*
1893          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1894          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1895          * that the field is read in a single access:
1896          */
1897         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1898         if (p->numa_scan_seq == seq)
1899                 return;
1900         p->numa_scan_seq = seq;
1901         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1902
1903         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1904                        p->numa_faults_locality[1];
1905         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1906
1907         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1908         if (p->numa_group) {
1909                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1910                 spin_lock_irq(group_lock);
1911         }
1912
1913         /* Find the node with the highest number of faults */
1914         for_each_online_node(nid) {
1915                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1916                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1917                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1918                 int priv;
1919
1920                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1921                         long diff, f_diff, f_weight;
1922
1923                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1924                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1925                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1926                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1927
1928                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1929                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1930                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1931                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1932
1933                         /*
1934                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1935                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1936                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1937                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1938                          * faults are less important.
1939                          */
1940                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1941                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1942                                    (total_faults + 1);
1943                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1944                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1945
1946                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1947                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1948                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1949                         p->total_numa_faults += diff;
1950                         if (p->numa_group) {
1951                                 /*
1952                                  * safe because we can only change our own group
1953                                  *
1954                                  * mem_idx represents the offset for a given
1955                                  * nid and priv in a specific region because it
1956                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1957                                  */
1958                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1959                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1960                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1961                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1962                         }
1963                 }
1964
1965                 if (faults > max_faults) {
1966                         max_faults = faults;
1967                         max_nid = nid;
1968                 }
1969
1970                 if (group_faults > max_group_faults) {
1971                         max_group_faults = group_faults;
1972                         max_group_nid = nid;
1973                 }
1974         }
1975
1976         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1977
1978         if (p->numa_group) {
1979                 numa_group_count_active_nodes(p->numa_group);
1980                 spin_unlock_irq(group_lock);
1981                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1982         }
1983
1984         if (max_faults) {
1985                 /* Set the new preferred node */
1986                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1987                         sched_setnuma(p, max_nid);
1988
1989                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1990                         numa_migrate_preferred(p);
1991         }
1992 }
1993
1994 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1995 {
1996         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1997 }
1998
1999 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
2000 {
2001         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
2002                 kfree_rcu(grp, rcu);
2003 }
2004
2005 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
2006                         int *priv)
2007 {
2008         struct numa_group *grp, *my_grp;
2009         struct task_struct *tsk;
2010         bool join = false;
2011         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
2012         int i;
2013
2014         if (unlikely(!p->numa_group)) {
2015                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
2016                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
2017
2018                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
2019                 if (!grp)
2020                         return;
2021
2022                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
2023                 grp->active_nodes = 1;
2024                 grp->max_faults_cpu = 0;
2025                 spin_lock_init(&grp->lock);
2026                 grp->gid = p->pid;
2027                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
2028                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
2029                                                 nr_node_ids;
2030
2031                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2032                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
2033
2034                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
2035
2036                 grp->nr_tasks++;
2037                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2038         }
2039
2040         rcu_read_lock();
2041         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
2042
2043         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2044                 goto no_join;
2045
2046         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2047         if (!grp)
2048                 goto no_join;
2049
2050         my_grp = p->numa_group;
2051         if (grp == my_grp)
2052                 goto no_join;
2053
2054         /*
2055          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2056          * the other task will join us.
2057          */
2058         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2059                 goto no_join;
2060
2061         /*
2062          * Tie-break on the grp address.
2063          */
2064         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2065                 goto no_join;
2066
2067         /* Always join threads in the same process. */
2068         if (tsk->mm == current->mm)
2069                 join = true;
2070
2071         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2072         if (flags & TNF_SHARED)
2073                 join = true;
2074
2075         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2076         *priv = !join;
2077
2078         if (join && !get_numa_group(grp))
2079                 goto no_join;
2080
2081         rcu_read_unlock();
2082
2083         if (!join)
2084                 return;
2085
2086         BUG_ON(irqs_disabled());
2087         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2088
2089         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2090                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2091                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2092         }
2093         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2094         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2095
2096         my_grp->nr_tasks--;
2097         grp->nr_tasks++;
2098
2099         spin_unlock(&my_grp->lock);
2100         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2101
2102         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2103
2104         put_numa_group(my_grp);
2105         return;
2106
2107 no_join:
2108         rcu_read_unlock();
2109         return;
2110 }
2111
2112 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2113 {
2114         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2115         void *numa_faults = p->numa_faults;
2116         unsigned long flags;
2117         int i;
2118
2119         if (grp) {
2120                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2121                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2122                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2123                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2124
2125                 grp->nr_tasks--;
2126                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2127                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2128                 put_numa_group(grp);
2129         }
2130
2131         p->numa_faults = NULL;
2132         kfree(numa_faults);
2133 }
2134
2135 /*
2136  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2137  */
2138 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2139 {
2140         struct task_struct *p = current;
2141         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2142         int cpu_node = task_node(current);
2143         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2144         struct numa_group *ng;
2145         int priv;
2146
2147         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2148                 return;
2149
2150         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2151         if (!p->mm)
2152                 return;
2153
2154         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2155         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2156                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2157                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2158
2159                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2160                 if (!p->numa_faults)
2161                         return;
2162
2163                 p->total_numa_faults = 0;
2164                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2165         }
2166
2167         /*
2168          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2169          * to be private if the accessing pid has not changed
2170          */
2171         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2172                 priv = 1;
2173         } else {
2174                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2175                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2176                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2177         }
2178
2179         /*
2180          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2181          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2182          * actively using should be counted as local. This allows the
2183          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2184          */
2185         ng = p->numa_group;
2186         if (!priv && !local && ng && ng->active_nodes > 1 &&
2187                                 numa_is_active_node(cpu_node, ng) &&
2188                                 numa_is_active_node(mem_node, ng))
2189                 local = 1;
2190
2191         task_numa_placement(p);
2192
2193         /*
2194          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2195          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2196          */
2197         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2198                 numa_migrate_preferred(p);
2199
2200         if (migrated)
2201                 p->numa_pages_migrated += pages;
2202         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2203                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2204
2205         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2206         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2207         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2208 }
2209
2210 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2211 {
2212         /*
2213          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2214          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2215          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2216          * much of an issue though, since this is just used for
2217          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2218          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2219          */
2220         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2221         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2222 }
2223
2224 /*
2225  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2226  * Triggered from task_tick_numa().
2227  */
2228 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2229 {
2230         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2231         struct task_struct *p = current;
2232         struct mm_struct *mm = p->mm;
2233         u64 runtime = p->se.sum_exec_runtime;
2234         struct vm_area_struct *vma;
2235         unsigned long start, end;
2236         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2237         long pages, virtpages;
2238
2239         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2240
2241         work->next = work; /* protect against double add */
2242         /*
2243          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2244          *
2245          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2246          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2247          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2248          * work.
2249          */
2250         if (p->flags & PF_EXITING)
2251                 return;
2252
2253         if (!mm->numa_next_scan) {
2254                 mm->numa_next_scan = now +
2255                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2256         }
2257
2258         /*
2259          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2260          */
2261         migrate = mm->numa_next_scan;
2262         if (time_before(now, migrate))
2263                 return;
2264
2265         if (p->numa_scan_period == 0) {
2266                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2267                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2268         }
2269
2270         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2271         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2272                 return;
2273
2274         /*
2275          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2276          * the next time around.
2277          */
2278         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2279
2280         start = mm->numa_scan_offset;
2281         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2282         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2283         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2284         if (!pages)
2285                 return;
2286
2287
2288         down_read(&mm->mmap_sem);
2289         vma = find_vma(mm, start);
2290         if (!vma) {
2291                 reset_ptenuma_scan(p);
2292                 start = 0;
2293                 vma = mm->mmap;
2294         }
2295         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2296                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2297                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2298                         continue;
2299                 }
2300
2301                 /*
2302                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2303                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2304                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2305                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2306                  */
2307                 if (!vma->vm_mm ||
2308                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2309                         continue;
2310
2311                 /*
2312                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2313                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2314                  */
2315                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2316                         continue;
2317
2318                 do {
2319                         start = max(start, vma->vm_start);
2320                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2321                         end = min(end, vma->vm_end);
2322                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2323
2324                         /*
2325                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2326                          * hpages that have at least one present PTE that
2327                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2328                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2329                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2330                          * areas faster.
2331                          */
2332                         if (nr_pte_updates)
2333                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2334                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2335
2336                         start = end;
2337                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2338                                 goto out;
2339
2340                         cond_resched();
2341                 } while (end != vma->vm_end);
2342         }
2343
2344 out:
2345         /*
2346          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2347          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2348          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2349          * scanner to the start so check it now.
2350          */
2351         if (vma)
2352                 mm->numa_scan_offset = start;
2353         else
2354                 reset_ptenuma_scan(p);
2355         up_read(&mm->mmap_sem);
2356
2357         /*
2358          * Make sure tasks use at least 32x as much time to run other code
2359          * than they used here, to limit NUMA PTE scanning overhead to 3% max.
2360          * Usually update_task_scan_period slows down scanning enough; on an
2361          * overloaded system we need to limit overhead on a per task basis.
2362          */
2363         if (unlikely(p->se.sum_exec_runtime != runtime)) {
2364                 u64 diff = p->se.sum_exec_runtime - runtime;
2365                 p->node_stamp += 32 * diff;
2366         }
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Drive the periodic memory faults..
2371  */
2372 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2373 {
2374         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2375         u64 period, now;
2376
2377         /*
2378          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2379          */
2380         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2381                 return;
2382
2383         /*
2384          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2385          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2386          * task needs to have done some actual work before we bother with
2387          * NUMA placement.
2388          */
2389         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2390         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2391
2392         if (now > curr->node_stamp + period) {
2393                 if (!curr->node_stamp)
2394                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2395                 curr->node_stamp += period;
2396
2397                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2398                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2399                         task_work_add(curr, work, true);
2400                 }
2401         }
2402 }
2403 #else
2404 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2405 {
2406 }
2407
2408 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2409 {
2410 }
2411
2412 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2413 {
2414 }
2415 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2416
2417 static void
2418 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2419 {
2420         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2421         if (!parent_entity(se))
2422                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2423 #ifdef CONFIG_SMP
2424         if (entity_is_task(se)) {
2425                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2426
2427                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2428                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2429         }
2430 #endif
2431         cfs_rq->nr_running++;
2432 }
2433
2434 static void
2435 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2436 {
2437         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2438         if (!parent_entity(se))
2439                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2440         if (entity_is_task(se)) {
2441                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2442                 list_del_init(&se->group_node);
2443         }
2444         cfs_rq->nr_running--;
2445 }
2446
2447 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2448 # ifdef CONFIG_SMP
2449 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2450 {
2451         long tg_weight;
2452
2453         /*
2454          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2455          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2456          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2457          */
2458         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2459         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2460         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2461
2462         return tg_weight;
2463 }
2464
2465 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2466 {
2467         long tg_weight, load, shares;
2468
2469         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2470         load = cfs_rq->load.weight;
2471
2472         shares = (tg->shares * load);
2473         if (tg_weight)
2474                 shares /= tg_weight;
2475
2476         if (shares < MIN_SHARES)
2477                 shares = MIN_SHARES;
2478         if (shares > tg->shares)
2479                 shares = tg->shares;
2480
2481         return shares;
2482 }
2483 # else /* CONFIG_SMP */
2484 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2485 {
2486         return tg->shares;
2487 }
2488 # endif /* CONFIG_SMP */
2489 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2490                             unsigned long weight)
2491 {
2492         if (se->on_rq) {
2493                 /* commit outstanding execution time */
2494                 if (cfs_rq->curr == se)
2495                         update_curr(cfs_rq);
2496                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2497         }
2498
2499         update_load_set(&se->load, weight);
2500
2501         if (se->on_rq)
2502                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2503 }
2504
2505 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2506
2507 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2508 {
2509         struct task_group *tg;
2510         struct sched_entity *se;
2511         long shares;
2512
2513         tg = cfs_rq->tg;
2514         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2515         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2516                 return;
2517 #ifndef CONFIG_SMP
2518         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2519                 return;
2520 #endif
2521         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2522
2523         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2524 }
2525 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2526 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2527 {
2528 }
2529 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2530
2531 #ifdef CONFIG_SMP
2532 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2533 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2534         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2535         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2536         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2537         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2538         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2539         0x85aac367, 0x82cd8698,
2540 };
2541
2542 /*
2543  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2544  * over-estimates when re-combining.
2545  */
2546 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2547             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2548          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2549         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2550 };
2551
2552 /*
2553  * Approximate:
2554  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2555  */
2556 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2557 {
2558         unsigned int local_n;
2559
2560         if (!n)
2561                 return val;
2562         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2563                 return 0;
2564
2565         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2566         local_n = n;
2567
2568         /*
2569          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2570          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2571          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2572          *
2573          * To achieve constant time decay_load.
2574          */
2575         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2576                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2577                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2578         }
2579
2580         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2581         return val;
2582 }
2583
2584 /*
2585  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2586  * average will be: \Sum 1024*y^n
2587  *
2588  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2589  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2590  */
2591 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2592 {
2593         u32 contrib = 0;
2594
2595         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2596                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2597         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2598                 return LOAD_AVG_MAX;
2599
2600         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2601         do {
2602                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2603                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2604
2605                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2606         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2607
2608         contrib = decay_load(contrib, n);
2609         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2610 }
2611
2612 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2613 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2614 #endif
2615
2616 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2617
2618 /*
2619  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2620  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2621  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2622  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2623  *
2624  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2625  *      p0            p1           p2
2626  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2627  *
2628  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2629  *
2630  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2631  * following representation of historical load:
2632  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2633  *
2634  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2635  *   y^32 = 0.5
2636  *
2637  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2638  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2639  * (u_0).
2640  *
2641  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2642  * sum again by y is sufficient to update:
2643  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2644  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2645  */
2646 static __always_inline int
2647 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2648                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2649 {
2650         u64 delta, scaled_delta, periods;
2651         u32 contrib;
2652         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2653         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2654
2655         delta = now - sa->last_update_time;
2656         /*
2657          * This should only happen when time goes backwards, which it
2658          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2659          */
2660         if ((s64)delta < 0) {
2661                 sa->last_update_time = now;
2662                 return 0;
2663         }
2664
2665         /*
2666          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2667          * approximation of 1us and fast to compute.
2668          */
2669         delta >>= 10;
2670         if (!delta)
2671                 return 0;
2672         sa->last_update_time = now;
2673
2674         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2675         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2676
2677         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2678         delta_w = sa->period_contrib;
2679         if (delta + delta_w >= 1024) {
2680                 decayed = 1;
2681
2682                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2683                 sa->period_contrib = 0;
2684
2685                 /*
2686                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2687                  * out how much from delta we need to complete the current
2688                  * period and accrue it.
2689                  */
2690                 delta_w = 1024 - delta_w;
2691                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2692                 if (weight) {
2693                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2694                         if (cfs_rq) {
2695                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2696                                                 weight * scaled_delta_w;
2697                         }
2698                 }
2699                 if (running)
2700                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2701
2702                 delta -= delta_w;
2703
2704                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2705                 periods = delta / 1024;
2706                 delta %= 1024;
2707
2708                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2709                 if (cfs_rq) {
2710                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2711                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2712                 }
2713                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2714
2715                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2716                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2717                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2718                 if (weight) {
2719                         sa->load_sum += weight * contrib;
2720                         if (cfs_rq)
2721                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2722                 }
2723                 if (running)
2724                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2725         }
2726
2727         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2728         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2729         if (weight) {
2730                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2731                 if (cfs_rq)
2732                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2733         }
2734         if (running)
2735                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2736
2737         sa->period_contrib += delta;
2738
2739         if (decayed) {
2740                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2741                 if (cfs_rq) {
2742                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2743                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2744                 }
2745                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2746         }
2747
2748         return decayed;
2749 }
2750
2751 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2752 /*
2753  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2754  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2755  */
2756 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2757 {
2758         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2759
2760         /*
2761          * No need to update load_avg for root_task_group as it is not used.
2762          */
2763         if (cfs_rq->tg == &root_task_group)
2764                 return;
2765
2766         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2767                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2768                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2769         }
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Called within set_task_rq() right before setting a task's cpu. The
2774  * caller only guarantees p->pi_lock is held; no other assumptions,
2775  * including the state of rq->lock, should be made.
2776  */
2777 void set_task_rq_fair(struct sched_entity *se,
2778                       struct cfs_rq *prev, struct cfs_rq *next)
2779 {
2780         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2781                 return;
2782
2783         /*
2784          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to
2785          * date and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in
2786          * getting what current time is, so simply throw away the out-of-date
2787          * time. This will result in the wakee task is less decayed, but giving
2788          * the wakee more load sounds not bad.
2789          */
2790         if (se->avg.last_update_time && prev) {
2791                 u64 p_last_update_time;
2792                 u64 n_last_update_time;
2793
2794 #ifndef CONFIG_64BIT
2795                 u64 p_last_update_time_copy;
2796                 u64 n_last_update_time_copy;
2797
2798                 do {
2799                         p_last_update_time_copy = prev->load_last_update_time_copy;
2800                         n_last_update_time_copy = next->load_last_update_time_copy;
2801
2802                         smp_rmb();
2803
2804                         p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2805                         n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2806
2807                 } while (p_last_update_time != p_last_update_time_copy ||
2808                          n_last_update_time != n_last_update_time_copy);
2809 #else
2810                 p_last_update_time = prev->avg.last_update_time;
2811                 n_last_update_time = next->avg.last_update_time;
2812 #endif
2813                 __update_load_avg(p_last_update_time, cpu_of(rq_of(prev)),
2814                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2815                 se->avg.last_update_time = n_last_update_time;
2816         }
2817 }
2818 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2819 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2820 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2821
2822 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2823
2824 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2825 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq)
2826 {
2827         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2828         int decayed, removed = 0;
2829
2830         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2831                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2832                 sa->load_avg = max_t(long, sa->load_avg - r, 0);
2833                 sa->load_sum = max_t(s64, sa->load_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2834                 removed = 1;
2835         }
2836
2837         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2838                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2839                 sa->util_avg = max_t(long, sa->util_avg - r, 0);
2840                 sa->util_sum = max_t(s32, sa->util_sum - r * LOAD_AVG_MAX, 0);
2841         }
2842
2843         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2844                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2845
2846 #ifndef CONFIG_64BIT
2847         smp_wmb();
2848         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2849 #endif
2850
2851         return decayed || removed;
2852 }
2853
2854 /* Update task and its cfs_rq load average */
2855 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2856 {
2857         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2858         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2859         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2860         int cpu = cpu_of(rq);
2861
2862         /*
2863          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2864          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2865          */
2866         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2867                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2868                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2869
2870         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq) && update_tg)
2871                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2872
2873         if (cpu == smp_processor_id() && &rq->cfs == cfs_rq) {
2874                 unsigned long max = rq->cpu_capacity_orig;
2875
2876                 /*
2877                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2878                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2879                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2880                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2881                  * the next tick/schedule should update.
2882                  *
2883                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2884                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2885                  * number include things like RT tasks.
2886                  *
2887                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2888                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2889                  *
2890                  * See cpu_util().
2891                  */
2892                 cpufreq_update_util(rq_clock(rq),
2893                                     min(cfs_rq->avg.util_avg, max), max);
2894         }
2895 }
2896
2897 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2898 {
2899         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2900                 goto skip_aging;
2901
2902         /*
2903          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2904          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2905          */
2906         if (se->avg.last_update_time) {
2907                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2908                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2909
2910                 /*
2911                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2912                  * absent from the fair class for too long.
2913                  */
2914         }
2915
2916 skip_aging:
2917         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2918         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2919         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2920         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2921         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2922 }
2923
2924 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2925 {
2926         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2927                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2928                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2929
2930         cfs_rq->avg.load_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2931         cfs_rq->avg.load_sum = max_t(s64,  cfs_rq->avg.load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2932         cfs_rq->avg.util_avg = max_t(long, cfs_rq->avg.util_avg - se->avg.util_avg, 0);
2933         cfs_rq->avg.util_sum = max_t(s32,  cfs_rq->avg.util_sum - se->avg.util_sum, 0);
2934 }
2935
2936 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2937 static inline void
2938 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2939 {
2940         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2941         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2942         int migrated, decayed;
2943
2944         migrated = !sa->last_update_time;
2945         if (!migrated) {
2946                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2947                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2948                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2949         }
2950
2951         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq);
2952
2953         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2954         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2955
2956         if (migrated)
2957                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2958
2959         if (decayed || migrated)
2960                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2961 }
2962
2963 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2964 static inline void
2965 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2966 {
2967         update_load_avg(se, 1);
2968
2969         cfs_rq->runnable_load_avg =
2970                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2971         cfs_rq->runnable_load_sum =
2972                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2973 }
2974
2975 #ifndef CONFIG_64BIT
2976 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2977 {
2978         u64 last_update_time_copy;
2979         u64 last_update_time;
2980
2981         do {
2982                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2983                 smp_rmb();
2984                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2985         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2986
2987         return last_update_time;
2988 }
2989 #else
2990 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2991 {
2992         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2993 }
2994 #endif
2995
2996 /*
2997  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2998  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2999  */
3000 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
3001 {
3002         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3003         u64 last_update_time;
3004
3005         /*
3006          * Newly created task or never used group entity should not be removed
3007          * from its (source) cfs_rq
3008          */
3009         if (se->avg.last_update_time == 0)
3010                 return;
3011
3012         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
3013
3014         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
3015         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
3016         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
3017 }
3018
3019 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3020 {
3021         return cfs_rq->runnable_load_avg;
3022 }
3023
3024 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
3025 {
3026         return cfs_rq->avg.load_avg;
3027 }
3028
3029 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
3030
3031 #else /* CONFIG_SMP */
3032
3033 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg) {}
3034 static inline void
3035 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3036 static inline void
3037 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3038 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
3039
3040 static inline void
3041 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3042 static inline void
3043 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
3044
3045 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
3046 {
3047         return 0;
3048 }
3049
3050 #endif /* CONFIG_SMP */
3051
3052 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3053 {
3054 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3055         struct task_struct *tsk = NULL;
3056
3057         if (entity_is_task(se))
3058                 tsk = task_of(se);
3059
3060         if (se->statistics.sleep_start) {
3061                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3062
3063                 if ((s64)delta < 0)
3064                         delta = 0;
3065
3066                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3067                         se->statistics.sleep_max = delta;
3068
3069                 se->statistics.sleep_start = 0;
3070                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3071
3072                 if (tsk) {
3073                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3074                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3075                 }
3076         }
3077         if (se->statistics.block_start) {
3078                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3079
3080                 if ((s64)delta < 0)
3081                         delta = 0;
3082
3083                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3084                         se->statistics.block_max = delta;
3085
3086                 se->statistics.block_start = 0;
3087                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3088
3089                 if (tsk) {
3090                         if (tsk->in_iowait) {
3091                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3092                                 se->statistics.iowait_count++;
3093                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3094                         }
3095
3096                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3097
3098                         /*
3099                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3100                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3101                          * amount of time that the task spent sleeping:
3102                          */
3103                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3104                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3105                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3106                                                 delta >> 20);
3107                         }
3108                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3109                 }
3110         }
3111 #endif
3112 }
3113
3114 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3115 {
3116 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3117         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3118
3119         if (d < 0)
3120                 d = -d;
3121
3122         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3123                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3124 #endif
3125 }
3126
3127 static void
3128 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3129 {
3130         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3131
3132         /*
3133          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3134          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3135          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3136          * stays open at the end.
3137          */
3138         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3139                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3140
3141         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3142         if (!initial) {
3143                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3144
3145                 /*
3146                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3147                  * for a gentler effect of sleepers:
3148                  */
3149                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3150                         thresh >>= 1;
3151
3152                 vruntime -= thresh;
3153         }
3154
3155         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3156         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3157 }
3158
3159 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3160
3161 static inline void check_schedstat_required(void)
3162 {
3163 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3164         if (schedstat_enabled())
3165                 return;
3166
3167         /* Force schedstat enabled if a dependent tracepoint is active */
3168         if (trace_sched_stat_wait_enabled()    ||
3169                         trace_sched_stat_sleep_enabled()   ||
3170                         trace_sched_stat_iowait_enabled()  ||
3171                         trace_sched_stat_blocked_enabled() ||
3172                         trace_sched_stat_runtime_enabled())  {
3173                 pr_warn_once("Scheduler tracepoints stat_sleep, stat_iowait, "
3174                              "stat_blocked and stat_runtime require the "
3175                              "kernel parameter schedstats=enabled or "
3176                              "kernel.sched_schedstats=1\n");
3177         }
3178 #endif
3179 }
3180
3181 static void
3182 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3183 {
3184         /*
3185          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3186          * through calling update_curr().
3187          */
3188         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3189                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3190
3191         /*
3192          * Update run-time statistics of the 'current'.
3193          */
3194         update_curr(cfs_rq);
3195         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3196         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3197         update_cfs_shares(cfs_rq);
3198
3199         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3200                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3201                 if (schedstat_enabled())
3202                         enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3203         }
3204
3205         check_schedstat_required();
3206         if (schedstat_enabled()) {
3207                 update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3208                 check_spread(cfs_rq, se);
3209         }
3210         if (se != cfs_rq->curr)
3211                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3212         se->on_rq = 1;
3213
3214         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3215                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3216                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3217         }
3218 }
3219
3220 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3221 {
3222         for_each_sched_entity(se) {
3223                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3224                 if (cfs_rq->last != se)
3225                         break;
3226
3227                 cfs_rq->last = NULL;
3228         }
3229 }
3230
3231 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3232 {
3233         for_each_sched_entity(se) {
3234                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3235                 if (cfs_rq->next != se)
3236                         break;
3237
3238                 cfs_rq->next = NULL;
3239         }
3240 }
3241
3242 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3243 {
3244         for_each_sched_entity(se) {
3245                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3246                 if (cfs_rq->skip != se)
3247                         break;
3248
3249                 cfs_rq->skip = NULL;
3250         }
3251 }
3252
3253 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3254 {
3255         if (cfs_rq->last == se)
3256                 __clear_buddies_last(se);
3257
3258         if (cfs_rq->next == se)
3259                 __clear_buddies_next(se);
3260
3261         if (cfs_rq->skip == se)
3262                 __clear_buddies_skip(se);
3263 }
3264
3265 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3266
3267 static void
3268 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3269 {
3270         /*
3271          * Update run-time statistics of the 'current'.
3272          */
3273         update_curr(cfs_rq);
3274         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3275
3276         if (schedstat_enabled())
3277                 update_stats_dequeue(cfs_rq, se, flags);
3278
3279         clear_buddies(cfs_rq, se);
3280
3281         if (se != cfs_rq->curr)
3282                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3283         se->on_rq = 0;
3284         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3285
3286         /*
3287          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3288          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3289          * movement in our normalized position.
3290          */
3291         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3292                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3293
3294         /* return excess runtime on last dequeue */
3295         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3296
3297         update_min_vruntime(cfs_rq);
3298         update_cfs_shares(cfs_rq);
3299 }
3300
3301 /*
3302  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3303  */
3304 static void
3305 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3306 {
3307         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3308         struct sched_entity *se;
3309         s64 delta;
3310
3311         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3312         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3313         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3314                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3315                 /*
3316                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3317                  * re-elected due to buddy favours.
3318                  */
3319                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3320                 return;
3321         }
3322
3323         /*
3324          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3325          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3326          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3327          */
3328         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3329                 return;
3330
3331         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3332         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3333
3334         if (delta < 0)
3335                 return;
3336
3337         if (delta > ideal_runtime)
3338                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3339 }
3340
3341 static void
3342 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3343 {
3344         /* 'current' is not kept within the tree. */
3345         if (se->on_rq) {
3346                 /*
3347                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3348                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3349                  * runqueue.
3350                  */
3351                 if (schedstat_enabled())
3352                         update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3353                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3354                 update_load_avg(se, 1);
3355         }
3356
3357         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3358         cfs_rq->curr = se;
3359 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3360         /*
3361          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3362          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3363          * when there are only lesser-weight tasks around):
3364          */
3365         if (schedstat_enabled() && rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3366                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3367                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3368         }
3369 #endif
3370         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3371 }
3372
3373 static int
3374 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3375
3376 /*
3377  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3378  * 1) keep things fair between processes/task groups
3379  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3380  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3381  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3382  */
3383 static struct sched_entity *
3384 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3385 {
3386         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3387         struct sched_entity *se;
3388
3389         /*
3390          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3391          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3392          */
3393         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3394                 left = curr;
3395
3396         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3397
3398         /*
3399          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3400          * be done without getting too unfair.
3401          */
3402         if (cfs_rq->skip == se) {
3403                 struct sched_entity *second;
3404
3405                 if (se == curr) {
3406                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3407                 } else {
3408                         second = __pick_next_entity(se);
3409                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3410                                 second = curr;
3411                 }
3412
3413                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3414                         se = second;
3415         }
3416
3417         /*
3418          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3419          */
3420         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3421                 se = cfs_rq->last;
3422
3423         /*
3424          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3425          */
3426         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3427                 se = cfs_rq->next;
3428
3429         clear_buddies(cfs_rq, se);
3430
3431         return se;
3432 }
3433
3434 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3435
3436 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3437 {
3438         /*
3439          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3440          * was not called and update_curr() has to be done:
3441          */
3442         if (prev->on_rq)
3443                 update_curr(cfs_rq);
3444
3445         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3446         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3447
3448         if (schedstat_enabled()) {
3449                 check_spread(cfs_rq, prev);
3450                 if (prev->on_rq)
3451                         update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3452         }
3453
3454         if (prev->on_rq) {
3455                 /* Put 'current' back into the tree. */
3456                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3457                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3458                 update_load_avg(prev, 0);
3459         }
3460         cfs_rq->curr = NULL;
3461 }
3462
3463 static void
3464 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3465 {
3466         /*
3467          * Update run-time statistics of the 'current'.
3468          */
3469         update_curr(cfs_rq);
3470
3471         /*
3472          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3473          */
3474         update_load_avg(curr, 1);
3475         update_cfs_shares(cfs_rq);
3476
3477 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3478         /*
3479          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3480          * validating it and just reschedule.
3481          */
3482         if (queued) {
3483                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3484                 return;
3485         }
3486         /*
3487          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3488          */
3489         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3490                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3491                 return;
3492 #endif
3493
3494         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3495                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3496 }
3497
3498
3499 /**************************************************
3500  * CFS bandwidth control machinery
3501  */
3502
3503 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3504
3505 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3506 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3507
3508 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3509 {
3510         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3511 }
3512
3513 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3514 {
3515         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3516 }
3517
3518 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3519 {
3520         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3521 }
3522 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3523 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3524 {
3525         return true;
3526 }
3527
3528 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3529 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3530 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3531
3532 /*
3533  * default period for cfs group bandwidth.
3534  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3535  */
3536 static inline u64 default_cfs_period(void)
3537 {
3538         return 100000000ULL;
3539 }
3540
3541 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3542 {
3543         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3544 }
3545
3546 /*
3547  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3548  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3549  * additional synchronization around rq->lock.
3550  *
3551  * requires cfs_b->lock
3552  */
3553 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3554 {
3555         u64 now;
3556
3557         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3558                 return;
3559
3560         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3561         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3562         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3563 }
3564
3565 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3566 {
3567         return &tg->cfs_bandwidth;
3568 }
3569
3570 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3571 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3572 {
3573         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3574                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3575
3576         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3577 }
3578
3579 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3580 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3581 {
3582         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3583         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3584         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3585
3586         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3587         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3588
3589         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3590         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3591                 amount = min_amount;
3592         else {
3593                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3594
3595                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3596                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3597                         cfs_b->runtime -= amount;
3598                         cfs_b->idle = 0;
3599                 }
3600         }
3601         expires = cfs_b->runtime_expires;
3602         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3603
3604         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3605         /*
3606          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3607          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3608          * issued.
3609          */
3610         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3611                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3612
3613         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3614 }
3615
3616 /*
3617  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3618  * fact that rq->clock snapshots this value.
3619  */
3620 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3621 {
3622         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3623
3624         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3625         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3626                 return;
3627
3628         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3629                 return;
3630
3631         /*
3632          * If the local deadline has passed we have to consider the
3633          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3634          * has not truly expired.
3635          *
3636          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3637          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3638          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3639          * exact equality, so a partial write will still work.
3640          */
3641
3642         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3643                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3644                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3645         } else {
3646                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3647                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3648         }
3649 }
3650
3651 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3652 {
3653         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3654         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3655         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3656
3657         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3658                 return;
3659
3660         /*
3661          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3662          * hierarchy can be throttled
3663          */
3664         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3665                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3666 }
3667
3668 static __always_inline
3669 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3670 {
3671         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3672                 return;
3673
3674         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3675 }
3676
3677 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3678 {
3679         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3680 }
3681
3682 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3683 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3684 {
3685         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3686 }
3687
3688 /*
3689  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3690  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3691  * load-balance operations.
3692  */
3693 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3694                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3695 {
3696         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3697
3698         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3699         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3700
3701         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3702                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3703 }
3704
3705 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3706 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3707 {
3708         struct rq *rq = data;
3709         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3710
3711         cfs_rq->throttle_count--;
3712 #ifdef CONFIG_SMP
3713         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3714                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3715                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3716                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3717         }
3718 #endif
3719
3720         return 0;
3721 }
3722
3723 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3724 {
3725         struct rq *rq = data;
3726         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3727
3728         /* group is entering throttled state, stop time */
3729         if (!cfs_rq->throttle_count)
3730                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3731         cfs_rq->throttle_count++;
3732
3733         return 0;
3734 }
3735
3736 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3737 {
3738         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3739         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3740         struct sched_entity *se;
3741         long task_delta, dequeue = 1;
3742         bool empty;
3743
3744         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3745
3746         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3747         rcu_read_lock();
3748         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3749         rcu_read_unlock();
3750
3751         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3752         for_each_sched_entity(se) {
3753                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3754                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3755                 if (!se->on_rq)
3756                         break;
3757
3758                 if (dequeue)
3759                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3760                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3761
3762                 if (qcfs_rq->load.weight)
3763                         dequeue = 0;
3764         }
3765
3766         if (!se)
3767                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3768
3769         cfs_rq->throttled = 1;
3770         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3771         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3772         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3773
3774         /*
3775          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3776          * distribute_cfs_runtime will not see us
3777          */
3778         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3779
3780         /*
3781          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3782          * timer is running.
3783          */
3784         if (empty)
3785                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3786
3787         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3788 }
3789
3790 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3791 {
3792         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3793         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3794         struct sched_entity *se;
3795         int enqueue = 1;
3796         long task_delta;
3797
3798         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3799
3800         cfs_rq->throttled = 0;
3801
3802         update_rq_clock(rq);
3803
3804         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3805         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3806         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3807         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3808
3809         /* update hierarchical throttle state */
3810         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3811
3812         if (!cfs_rq->load.weight)
3813                 return;
3814
3815         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3816         for_each_sched_entity(se) {
3817                 if (se->on_rq)
3818                         enqueue = 0;
3819
3820                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3821                 if (enqueue)
3822                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3823                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3824
3825                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3826                         break;
3827         }
3828
3829         if (!se)
3830                 add_nr_running(rq, task_delta);
3831
3832         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3833         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3834                 resched_curr(rq);
3835 }
3836
3837 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3838                 u64 remaining, u64 expires)
3839 {
3840         struct cfs_rq *cfs_rq;
3841         u64 runtime;
3842         u64 starting_runtime = remaining;
3843
3844         rcu_read_lock();
3845         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3846                                 throttled_list) {
3847                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3848
3849                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3850                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3851                         goto next;
3852
3853                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3854                 if (runtime > remaining)
3855                         runtime = remaining;
3856                 remaining -= runtime;
3857
3858                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3859                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3860
3861                 /* we check whether we're throttled above */
3862                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3863                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3864
3865 next:
3866                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3867
3868                 if (!remaining)
3869                         break;
3870         }
3871         rcu_read_unlock();
3872
3873         return starting_runtime - remaining;
3874 }
3875
3876 /*
3877  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3878  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3879  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3880  * used to track this state.
3881  */
3882 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3883 {
3884         u64 runtime, runtime_expires;
3885         int throttled;
3886
3887         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3888         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3889                 goto out_deactivate;
3890
3891         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3892         cfs_b->nr_periods += overrun;
3893
3894         /*
3895          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3896          * we're going inactive then everything else can be deferred
3897          */
3898         if (cfs_b->idle && !throttled)
3899                 goto out_deactivate;
3900
3901         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3902
3903         if (!throttled) {
3904                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3905                 cfs_b->idle = 1;
3906                 return 0;
3907         }
3908
3909         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3910         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3911
3912         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3913
3914         /*
3915          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3916          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3917          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3918          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3919          * only by limited amounts in that extreme case.
3920          */
3921         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3922                 runtime = cfs_b->runtime;
3923                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3924                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3925                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3926                                                  runtime_expires);
3927                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3928
3929                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3930
3931                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3932         }
3933
3934         /*
3935          * While we are ensured activity in the period following an
3936          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3937          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3938          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3939          */
3940         cfs_b->idle = 0;
3941
3942         return 0;
3943
3944 out_deactivate:
3945         return 1;
3946 }
3947
3948 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3949 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3950 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3951 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3952 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3953 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3954
3955 /*
3956  * Are we near the end of the current quota period?
3957  *
3958  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3959  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3960  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3961  */
3962 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3963 {
3964         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3965         u64 remaining;
3966
3967         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3968         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3969                 return 1;
3970
3971         /* is a quota refresh about to occur? */
3972         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3973         if (remaining < min_expire)
3974                 return 1;
3975
3976         return 0;
3977 }
3978
3979 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3980 {
3981         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3982
3983         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3984         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3985                 return;
3986
3987         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3988                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3989                         HRTIMER_MODE_REL);
3990 }
3991
3992 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3993 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3994 {
3995         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3996         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3997
3998         if (slack_runtime <= 0)
3999                 return;
4000
4001         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4002         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
4003             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
4004                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
4005
4006                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
4007                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
4008                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
4009                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
4010         }
4011         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4012
4013         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
4014         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
4015 }
4016
4017 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4018 {
4019         if (!cfs_bandwidth_used())
4020                 return;
4021
4022         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
4023                 return;
4024
4025         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
4026 }
4027
4028 /*
4029  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
4030  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
4031  */
4032 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4033 {
4034         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
4035         u64 expires;
4036
4037         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
4038         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4039         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
4040                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4041                 return;
4042         }
4043
4044         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
4045                 runtime = cfs_b->runtime;
4046
4047         expires = cfs_b->runtime_expires;
4048         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4049
4050         if (!runtime)
4051                 return;
4052
4053         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
4054
4055         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4056         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
4057                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
4058         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4059 }
4060
4061 /*
4062  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
4063  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
4064  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
4065  */
4066 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
4067 {
4068         if (!cfs_bandwidth_used())
4069                 return;
4070
4071         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4072         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4073                 return;
4074
4075         /* ensure the group is not already throttled */
4076         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4077                 return;
4078
4079         /* update runtime allocation */
4080         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4081         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4082                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4083 }
4084
4085 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4086 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4087 {
4088         if (!cfs_bandwidth_used())
4089                 return false;
4090
4091         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4092                 return false;
4093
4094         /*
4095          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4096          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4097          */
4098         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4099                 return true;
4100
4101         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4102         return true;
4103 }
4104
4105 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4106 {
4107         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4108                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4109
4110         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4111
4112         return HRTIMER_NORESTART;
4113 }
4114
4115 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4116 {
4117         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4118                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4119         int overrun;
4120         int idle = 0;
4121
4122         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4123         for (;;) {
4124                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4125                 if (!overrun)
4126                         break;
4127
4128                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4129         }
4130         if (idle)
4131                 cfs_b->period_active = 0;
4132         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4133
4134         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4135 }
4136
4137 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4138 {
4139         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4140         cfs_b->runtime = 0;
4141         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4142         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4143
4144         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4145         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4146         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4147         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4148         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4149 }
4150
4151 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4152 {
4153         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4154         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4155 }
4156
4157 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4158 {
4159         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4160
4161         if (!cfs_b->period_active) {
4162                 cfs_b->period_active = 1;
4163                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4164                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4165         }
4166 }
4167
4168 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4169 {
4170         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4171         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4172                 return;
4173
4174         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4175         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4176 }
4177
4178 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4179 {
4180         struct cfs_rq *cfs_rq;
4181
4182         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4183                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4184
4185                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4186                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4187                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4188         }
4189 }
4190
4191 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4192 {
4193         struct cfs_rq *cfs_rq;
4194
4195         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4196                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4197                         continue;
4198
4199                 /*
4200                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4201                  * there's some valid quota amount
4202                  */
4203                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4204                 /*
4205                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4206                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4207                  */
4208                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4209
4210                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4211                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4212         }
4213 }
4214
4215 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4216 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4217 {
4218         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4219 }
4220
4221 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4222 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4223 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4224 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4225
4226 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4227 {
4228         return 0;
4229 }
4230
4231 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4232 {
4233         return 0;
4234 }
4235
4236 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4237                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4238 {
4239         return 0;
4240 }
4241
4242 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4243
4244 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4245 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4246 #endif
4247
4248 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4249 {
4250         return NULL;
4251 }
4252 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4253 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4254 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4255
4256 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4257
4258 /**************************************************
4259  * CFS operations on tasks:
4260  */
4261
4262 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4263 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4264 {
4265         struct sched_entity *se = &p->se;
4266         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4267
4268         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4269
4270         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4271                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4272                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4273                 s64 delta = slice - ran;
4274
4275                 if (delta < 0) {
4276                         if (rq->curr == p)
4277                                 resched_curr(rq);
4278                         return;
4279                 }
4280                 hrtick_start(rq, delta);
4281         }
4282 }
4283
4284 /*
4285  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4286  * current task is from our class and nr_running is low enough
4287  * to matter.
4288  */
4289 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4290 {
4291         struct task_struct *curr = rq->curr;
4292
4293         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4294                 return;
4295
4296         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4297                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4298 }
4299 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4300 static inline void
4301 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4302 {
4303 }
4304
4305 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4306 {
4307 }
4308 #endif
4309
4310 /*
4311  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4312  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4313  * then put the task into the rbtree:
4314  */
4315 static void
4316 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4317 {
4318         struct cfs_rq *cfs_rq;
4319         struct sched_entity *se = &p->se;
4320
4321         for_each_sched_entity(se) {
4322                 if (se->on_rq)
4323                         break;
4324                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4325                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4326
4327                 /*
4328                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4329                  *
4330                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4331                  * post the final h_nr_running increment below.
4332                 */
4333                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4334                         break;
4335                 cfs_rq->h_nr_running++;
4336
4337                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4338         }
4339
4340         for_each_sched_entity(se) {
4341                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4342                 cfs_rq->h_nr_running++;
4343
4344                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4345                         break;
4346
4347                 update_load_avg(se, 1);
4348                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4349         }
4350
4351         if (!se)
4352                 add_nr_running(rq, 1);
4353
4354         hrtick_update(rq);
4355 }
4356
4357 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4358
4359 /*
4360  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4361  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4362  * update the fair scheduling stats:
4363  */
4364 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4365 {
4366         struct cfs_rq *cfs_rq;
4367         struct sched_entity *se = &p->se;
4368         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4369
4370         for_each_sched_entity(se) {
4371                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4372                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4373
4374                 /*
4375                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4376                  *
4377                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4378                  * post the final h_nr_running decrement below.
4379                 */
4380                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4381                         break;
4382                 cfs_rq->h_nr_running--;
4383
4384                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4385                 if (cfs_rq->load.weight) {
4386                         /*
4387                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4388                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4389                          */
4390                         if (task_sleep && parent_entity(se))
4391                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
4392
4393                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
4394                         se = parent_entity(se);
4395                         break;
4396                 }
4397                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4398         }
4399
4400         for_each_sched_entity(se) {
4401                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4402                 cfs_rq->h_nr_running--;
4403
4404                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4405                         break;
4406
4407                 update_load_avg(se, 1);
4408                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4409         }
4410
4411         if (!se)
4412                 sub_nr_running(rq, 1);
4413
4414         hrtick_update(rq);
4415 }
4416
4417 #ifdef CONFIG_SMP
4418
4419 /*
4420  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4421  */
4422
4423 /*
4424  * The exact cpuload calculated at every tick would be:
4425  *
4426  *   load' = (1 - 1/2^i) * load + (1/2^i) * cur_load
4427  *
4428  * If a cpu misses updates for n ticks (as it was idle) and update gets
4429  * called on the n+1-th tick when cpu may be busy, then we have:
4430  *
4431  *   load_n   = (1 - 1/2^i)^n * load_0
4432  *   load_n+1 = (1 - 1/2^i)   * load_n + (1/2^i) * cur_load
4433  *
4434  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4435  *
4436  *   load' = (1 - 1/2^i)^n * load
4437  *
4438  * Because x^(n+m) := x^n * x^m we can decompose any x^n in power-of-2 factors.
4439  * This allows us to precompute the above in said factors, thereby allowing the
4440  * reduction of an arbitrary n in O(log_2 n) steps. (See also
4441  * fixed_power_int())
4442  *
4443  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4444  */
4445 #define DEGRADE_SHIFT           7
4446
4447 static const u8 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4448 static const u8 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4449         {   0,   0,  0,  0,  0,  0, 0, 0 },
4450         {  64,  32,  8,  0,  0,  0, 0, 0 },
4451         {  96,  72, 40, 12,  1,  0, 0, 0 },
4452         { 112,  98, 75, 43, 15,  1, 0, 0 },
4453         { 120, 112, 98, 76, 45, 16, 2, 0 }
4454 };
4455
4456 /*
4457  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4458  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4459  * adding any new load.
4460  */
4461 static unsigned long
4462 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4463 {
4464         int j = 0;
4465
4466         if (!missed_updates)
4467                 return load;
4468
4469         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4470                 return 0;
4471
4472         if (idx == 1)
4473                 return load >> missed_updates;
4474
4475         while (missed_updates) {
4476                 if (missed_updates % 2)
4477                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4478
4479                 missed_updates >>= 1;
4480                 j++;
4481         }
4482         return load;
4483 }
4484
4485 /**
4486  * __update_cpu_load - update the rq->cpu_load[] statistics
4487  * @this_rq: The rq to update statistics for
4488  * @this_load: The current load
4489  * @pending_updates: The number of missed updates
4490  * @active: !0 for NOHZ_FULL
4491  *
4492  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4493  * scheduler tick (TICK_NSEC).
4494  *
4495  * This function computes a decaying average:
4496  *
4497  *   load[i]' = (1 - 1/2^i) * load[i] + (1/2^i) * load
4498  *
4499  * Because of NOHZ it might not get called on every tick which gives need for
4500  * the @pending_updates argument.
4501  *
4502  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i) * load[i]_n-1 + (1/2^i) * load_n-1
4503  *             = A * load[i]_n-1 + B ; A := (1 - 1/2^i), B := (1/2^i) * load
4504  *             = A * (A * load[i]_n-2 + B) + B
4505  *             = A * (A * (A * load[i]_n-3 + B) + B) + B
4506  *             = A^3 * load[i]_n-3 + (A^2 + A + 1) * B
4507  *             = A^n * load[i]_0 + (A^(n-1) + A^(n-2) + ... + 1) * B
4508  *             = A^n * load[i]_0 + ((1 - A^n) / (1 - A)) * B
4509  *             = (1 - 1/2^i)^n * (load[i]_0 - load) + load
4510  *
4511  * In the above we've assumed load_n := load, which is true for NOHZ_FULL as
4512  * any change in load would have resulted in the tick being turned back on.
4513  *
4514  * For regular NOHZ, this reduces to:
4515  *
4516  *   load[i]_n = (1 - 1/2^i)^n * load[i]_0
4517  *
4518  * see decay_load_misses(). For NOHZ_FULL we get to subtract and add the extra
4519  * term. See the @active paramter.
4520  */
4521 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4522                               unsigned long pending_updates, int active)
4523 {
4524         unsigned long tickless_load = active ? this_rq->cpu_load[0] : 0;
4525         int i, scale;
4526
4527         this_rq->nr_load_updates++;
4528
4529         /* Update our load: */
4530         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4531         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4532                 unsigned long old_load, new_load;
4533
4534                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4535
4536                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4537                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4538                 if (tickless_load) {
4539                         old_load -= decay_load_missed(tickless_load, pending_updates - 1, i);
4540                         /*
4541                          * old_load can never be a negative value because a
4542                          * decayed tickless_load cannot be greater than the
4543                          * original tickless_load.
4544                          */
4545                         old_load += tickless_load;
4546                 }
4547                 new_load = this_load;
4548                 /*
4549                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4550                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4551                  * example.
4552                  */
4553                 if (new_load > old_load)
4554                         new_load += scale - 1;
4555
4556                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4557         }
4558
4559         sched_avg_update(this_rq);
4560 }
4561
4562 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4563 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4564 {
4565         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4566 }
4567
4568 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4569 static void __update_cpu_load_nohz(struct rq *this_rq,
4570                                    unsigned long curr_jiffies,
4571                                    unsigned long load,
4572                                    int active)
4573 {
4574         unsigned long pending_updates;
4575
4576         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4577         if (pending_updates) {
4578                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4579                 /*
4580                  * In the regular NOHZ case, we were idle, this means load 0.
4581                  * In the NOHZ_FULL case, we were non-idle, we should consider
4582                  * its weighted load.
4583                  */
4584                 __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates, active);
4585         }
4586 }
4587
4588 /*
4589  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4590  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4591  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4592  *
4593  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4594  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4595  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4596  * (tick_nohz_idle_exit).
4597  *
4598  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4599  */
4600
4601 /*
4602  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4603  * idle balance.
4604  */
4605 static void update_cpu_load_idle(struct rq *this_rq)
4606 {
4607         /*
4608          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4609          */
4610         if (weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)))
4611                 return;
4612
4613         __update_cpu_load_nohz(this_rq, READ_ONCE(jiffies), 0, 0);
4614 }
4615
4616 /*
4617  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4618  */
4619 void update_cpu_load_nohz(int active)
4620 {
4621         struct rq *this_rq = this_rq();
4622         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4623         unsigned long load = active ? weighted_cpuload(cpu_of(this_rq)) : 0;
4624
4625         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4626                 return;
4627
4628         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4629         __update_cpu_load_nohz(this_rq, curr_jiffies, load, active);
4630         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4631 }
4632 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4633
4634 /*
4635  * Called from scheduler_tick()
4636  */
4637 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4638 {
4639         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4640         /*
4641          * See the mess around update_cpu_load_idle() / update_cpu_load_nohz().
4642          */
4643         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4644         __update_cpu_load(this_rq, load, 1, 1);
4645 }
4646
4647 /*
4648  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4649  * according to the scheduling class and "nice" value.
4650  *
4651  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4652  * balance conservatively.
4653  */
4654 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4655 {
4656         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4657         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4658
4659         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4660                 return total;
4661
4662         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4663 }
4664
4665 /*
4666  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4667  * according to the scheduling class and "nice" value.
4668  */
4669 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4670 {
4671         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4672         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4673
4674         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4675                 return total;
4676
4677         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4678 }
4679
4680 static unsigned long capacity_of(int cpu)
4681 {
4682         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity;
4683 }
4684
4685 static unsigned long capacity_orig_of(int cpu)
4686 {
4687         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig;
4688 }
4689
4690 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4691 {
4692         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4693         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4694         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4695
4696         if (nr_running)
4697                 return load_avg / nr_running;
4698
4699         return 0;
4700 }
4701
4702 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4703 {
4704         /*
4705          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4706          * about the boundary, really active task won't care
4707          * about the loss.
4708          */
4709         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4710                 current->wakee_flips >>= 1;
4711                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4712         }
4713
4714         if (current->last_wakee != p) {
4715                 current->last_wakee = p;
4716                 current->wakee_flips++;
4717         }
4718 }
4719
4720 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4721 {
4722         struct sched_entity *se = &p->se;
4723         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4724         u64 min_vruntime;
4725
4726 #ifndef CONFIG_64BIT
4727         u64 min_vruntime_copy;
4728
4729         do {
4730                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4731                 smp_rmb();
4732                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4733         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4734 #else
4735         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4736 #endif
4737
4738         se->vruntime -= min_vruntime;
4739         record_wakee(p);
4740 }
4741
4742 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4743 /*
4744  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4745  *
4746  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4747  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4748  * can calculate the shift in shares.
4749  *
4750  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4751  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4752  * total group weight.
4753  *
4754  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4755  * distribution (s_i) using:
4756  *
4757  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4758  *
4759  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4760  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4761  * shares distribution (s_i):
4762  *
4763  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4764  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4765  *
4766  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4767  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4768  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4769  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4770  *
4771  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4772  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4773  *
4774  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4775  *
4776  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4777  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4778  * weight and shares distributions like:
4779  *
4780  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4781  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4782  *
4783  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4784  *
4785  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4786  *
4787  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4788  *
4789  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4790  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4791  * 4/7) times the weight of the group.
4792  */
4793 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4794 {
4795         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4796
4797         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4798                 return wl;
4799
4800         for_each_sched_entity(se) {
4801                 long w, W;
4802
4803                 tg = se->my_q->tg;
4804
4805                 /*
4806                  * W = @wg + \Sum rw_j
4807                  */
4808                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
4809
4810                 /*
4811                  * w = rw_i + @wl
4812                  */
4813                 w = cfs_rq_load_avg(se->my_q) + wl;
4814
4815                 /*
4816                  * wl = S * s'_i; see (2)
4817                  */
4818                 if (W > 0 && w < W)
4819                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4820                 else
4821                         wl = tg->shares;
4822
4823                 /*
4824                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4825                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4826                  * calc_cfs_shares().
4827                  */
4828                 if (wl < MIN_SHARES)
4829                         wl = MIN_SHARES;
4830
4831                 /*
4832                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4833                  */
4834                 wl -= se->avg.load_avg;
4835
4836                 /*
4837                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4838                  * the final effective load change on the root group. Since
4839                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4840                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4841                  * resulting from this level per the above.
4842                  */
4843                 wg = 0;
4844         }
4845
4846         return wl;
4847 }
4848 #else
4849
4850 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4851 {
4852         return wl;
4853 }
4854
4855 #endif
4856
4857 /*
4858  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
4859  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
4860  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
4861  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
4862  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
4863  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
4864  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
4865  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
4866  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
4867  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
4868  */
4869 static int wake_wide(struct task_struct *p)
4870 {
4871         unsigned int master = current->wakee_flips;
4872         unsigned int slave = p->wakee_flips;
4873         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
4874
4875         if (master < slave)
4876                 swap(master, slave);
4877         if (slave < factor || master < slave * factor)
4878                 return 0;
4879         return 1;
4880 }
4881
4882 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
4883 {
4884         s64 this_load, load;
4885         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4886         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4887         struct task_group *tg;
4888         unsigned long weight;
4889         int balanced;
4890
4891         idx       = sd->wake_idx;
4892         this_cpu  = smp_processor_id();
4893         prev_cpu  = task_cpu(p);
4894         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4895         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4896
4897         /*
4898          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4899          * effect of the currently running task from the load
4900          * of the current CPU:
4901          */
4902         if (sync) {
4903                 tg = task_group(current);
4904                 weight = current->se.avg.load_avg;
4905
4906                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4907                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4908         }
4909
4910         tg = task_group(p);
4911         weight = p->se.avg.load_avg;
4912
4913         /*
4914          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4915          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4916          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4917          * about that, so that's good too.
4918          *
4919          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4920          * task to be woken on this_cpu.
4921          */
4922         this_eff_load = 100;
4923         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
4924
4925         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4926         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
4927
4928         if (this_load > 0) {
4929                 this_eff_load *= this_load +
4930                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4931
4932                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4933         }
4934
4935         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4936
4937         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4938
4939         if (!balanced)
4940                 return 0;
4941
4942         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4943         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4944
4945         return 1;
4946 }
4947
4948 /*
4949  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4950  * domain.
4951  */
4952 static struct sched_group *
4953 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4954                   int this_cpu, int sd_flag)
4955 {
4956         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4957         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4958         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4959         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4960
4961         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4962                 load_idx = sd->wake_idx;
4963
4964         do {
4965                 unsigned long load, avg_load;
4966                 int local_group;
4967                 int i;
4968
4969                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4970                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4971                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4972                         continue;
4973
4974                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4975                                                sched_group_cpus(group));
4976
4977                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4978                 avg_load = 0;
4979
4980                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4981                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4982                         if (local_group)
4983                                 load = source_load(i, load_idx);
4984                         else
4985                                 load = target_load(i, load_idx);
4986
4987                         avg_load += load;
4988                 }
4989
4990                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
4991                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
4992
4993                 if (local_group) {
4994                         this_load = avg_load;
4995                 } else if (avg_load < min_load) {
4996                         min_load = avg_load;
4997                         idlest = group;
4998                 }
4999         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5000
5001         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5002                 return NULL;
5003         return idlest;
5004 }
5005
5006 /*
5007  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5008  */
5009 static int
5010 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5011 {
5012         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5013         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5014         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5015         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5016         int shallowest_idle_cpu = -1;
5017         int i;
5018
5019         /* Traverse only the allowed CPUs */
5020         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5021                 if (idle_cpu(i)) {
5022                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5023                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5024                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5025                                 /*
5026                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5027                                  * has the smallest exit latency irrespective
5028                                  * of any idle timestamp.
5029                                  */
5030                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5031                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5032                                 shallowest_idle_cpu = i;
5033                         } else if ((!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5034                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5035                                 /*
5036                                  * If equal or no active idle state, then
5037                                  * the most recently idled CPU might have
5038                                  * a warmer cache.
5039                                  */
5040                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5041                                 shallowest_idle_cpu = i;
5042                         }
5043                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5044                         load = weighted_cpuload(i);
5045                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5046                                 min_load = load;
5047                                 least_loaded_cpu = i;
5048                         }
5049                 }
5050         }
5051
5052         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5053 }
5054
5055 /*
5056  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5057  */
5058 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5059 {
5060         struct sched_domain *sd;
5061         struct sched_group *sg;
5062         int i = task_cpu(p);
5063
5064         if (idle_cpu(target))
5065                 return target;
5066
5067         /*
5068          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5069          */
5070         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5071                 return i;
5072
5073         /*
5074          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5075          */
5076         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5077         for_each_lower_domain(sd) {
5078                 sg = sd->groups;
5079                 do {
5080                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5081                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5082                                 goto next;
5083
5084                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5085                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
5086                                         goto next;
5087                         }
5088
5089                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5090                                         tsk_cpus_allowed(p));
5091                         goto done;
5092 next:
5093                         sg = sg->next;
5094                 } while (sg != sd->groups);
5095         }
5096 done:
5097         return target;
5098 }
5099
5100 /*
5101  * cpu_util returns the amount of capacity of a CPU that is used by CFS
5102  * tasks. The unit of the return value must be the one of capacity so we can
5103  * compare the utilization with the capacity of the CPU that is available for
5104  * CFS task (ie cpu_capacity).
5105  *
5106  * cfs_rq.avg.util_avg is the sum of running time of runnable tasks plus the
5107  * recent utilization of currently non-runnable tasks on a CPU. It represents
5108  * the amount of utilization of a CPU in the range [0..capacity_orig] where
5109  * capacity_orig is the cpu_capacity available at the highest frequency
5110  * (arch_scale_freq_capacity()).
5111  * The utilization of a CPU converges towards a sum equal to or less than the
5112  * current capacity (capacity_curr <= capacity_orig) of the CPU because it is
5113  * the running time on this CPU scaled by capacity_curr.
5114  *
5115  * Nevertheless, cfs_rq.avg.util_avg can be higher than capacity_curr or even
5116  * higher than capacity_orig because of unfortunate rounding in
5117  * cfs.avg.util_avg or just after migrating tasks and new task wakeups until
5118  * the average stabilizes with the new running time. We need to check that the
5119  * utilization stays within the range of [0..capacity_orig] and cap it if
5120  * necessary. Without utilization capping, a group could be seen as overloaded
5121  * (CPU0 utilization at 121% + CPU1 utilization at 80%) whereas CPU1 has 20% of
5122  * available capacity. We allow utilization to overshoot capacity_curr (but not
5123  * capacity_orig) as it useful for predicting the capacity required after task
5124  * migrations (scheduler-driven DVFS).
5125  */
5126 static int cpu_util(int cpu)
5127 {
5128         unsigned long util = cpu_rq(cpu)->cfs.avg.util_avg;
5129         unsigned long capacity = capacity_orig_of(cpu);
5130
5131         return (util >= capacity) ? capacity : util;
5132 }
5133
5134 /*
5135  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5136  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5137  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5138  *
5139  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5140  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5141  *
5142  * Returns the target cpu number.
5143  *
5144  * preempt must be disabled.
5145  */
5146 static int
5147 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5148 {
5149         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5150         int cpu = smp_processor_id();
5151         int new_cpu = prev_cpu;
5152         int want_affine = 0;
5153         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5154
5155         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5156                 want_affine = !wake_wide(p) && cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p));
5157
5158         rcu_read_lock();
5159         for_each_domain(cpu, tmp) {
5160                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5161                         break;
5162
5163                 /*
5164                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5165                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5166                  */
5167                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5168                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5169                         affine_sd = tmp;
5170                         break;
5171                 }
5172
5173                 if (tmp->flags & sd_flag)
5174                         sd = tmp;
5175                 else if (!want_affine)
5176                         break;
5177         }
5178
5179         if (affine_sd) {
5180                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5181                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5182                         new_cpu = cpu;
5183         }
5184
5185         if (!sd) {
5186                 if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5187                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5188
5189         } else while (sd) {
5190                 struct sched_group *group;
5191                 int weight;
5192
5193                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
5194                         sd = sd->child;
5195                         continue;
5196                 }
5197
5198                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
5199                 if (!group) {
5200                         sd = sd->child;
5201                         continue;
5202                 }
5203
5204                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
5205                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
5206                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
5207                         sd = sd->child;
5208                         continue;
5209                 }
5210
5211                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
5212                 cpu = new_cpu;
5213                 weight = sd->span_weight;
5214                 sd = NULL;
5215                 for_each_domain(cpu, tmp) {
5216                         if (weight <= tmp->span_weight)
5217                                 break;
5218                         if (tmp->flags & sd_flag)
5219                                 sd = tmp;
5220                 }
5221                 /* while loop will break here if sd == NULL */
5222         }
5223         rcu_read_unlock();
5224
5225         return new_cpu;
5226 }
5227
5228 /*
5229  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
5230  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
5231  * previous cpu. The caller guarantees p->pi_lock or task_rq(p)->lock is held.
5232  */
5233 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
5234 {
5235         /*
5236          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
5237          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
5238          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
5239          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
5240          * load sounds not bad.
5241          */
5242         remove_entity_load_avg(&p->se);
5243
5244         /* Tell new CPU we are migrated */
5245         p->se.avg.last_update_time = 0;
5246
5247         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
5248         p->se.exec_start = 0;
5249 }
5250
5251 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
5252 {
5253         remove_entity_load_avg(&p->se);
5254 }
5255 #endif /* CONFIG_SMP */
5256
5257 static unsigned long
5258 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5259 {
5260         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
5261
5262         /*
5263          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
5264          * to virtual-time in his units.
5265          *
5266          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
5267          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
5268          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
5269          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
5270          * be smaller, again penalizing the lighter task.
5271          *
5272          * This is especially important for buddies when the leftmost
5273          * task is higher priority than the buddy.
5274          */
5275         return calc_delta_fair(gran, se);
5276 }
5277
5278 /*
5279  * Should 'se' preempt 'curr'.
5280  *
5281  *             |s1
5282  *        |s2
5283  *   |s3
5284  *         g
5285  *      |<--->|c
5286  *
5287  *  w(c, s1) = -1
5288  *  w(c, s2) =  0
5289  *  w(c, s3) =  1
5290  *
5291  */
5292 static int
5293 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
5294 {
5295         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
5296
5297         if (vdiff <= 0)
5298                 return -1;
5299
5300         gran = wakeup_gran(curr, se);
5301         if (vdiff > gran)
5302                 return 1;
5303
5304         return 0;
5305 }
5306
5307 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
5308 {
5309         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5310                 return;
5311
5312         for_each_sched_entity(se)
5313                 cfs_rq_of(se)->last = se;
5314 }
5315
5316 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
5317 {
5318         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
5319                 return;
5320
5321         for_each_sched_entity(se)
5322                 cfs_rq_of(se)->next = se;
5323 }
5324
5325 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
5326 {
5327         for_each_sched_entity(se)
5328                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
5329 }
5330
5331 /*
5332  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
5333  */
5334 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
5335 {
5336         struct task_struct *curr = rq->curr;
5337         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
5338         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5339         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
5340         int next_buddy_marked = 0;
5341
5342         if (unlikely(se == pse))
5343                 return;
5344
5345         /*
5346          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
5347          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
5348          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
5349          * next-buddy nomination below.
5350          */
5351         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
5352                 return;
5353
5354         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
5355                 set_next_buddy(pse);
5356                 next_buddy_marked = 1;
5357         }
5358
5359         /*
5360          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
5361          * wake up path.
5362          *
5363          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
5364          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
5365          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
5366          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
5367          * below.
5368          */
5369         if (test_tsk_need_resched(curr))
5370                 return;
5371
5372         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
5373         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
5374             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
5375                 goto preempt;
5376
5377         /*
5378          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
5379          * is driven by the tick):
5380          */
5381         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
5382                 return;
5383
5384         find_matching_se(&se, &pse);
5385         update_curr(cfs_rq_of(se));
5386         BUG_ON(!pse);
5387         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
5388                 /*
5389                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
5390                  * triggering this preemption.
5391                  */
5392                 if (!next_buddy_marked)
5393                         set_next_buddy(pse);
5394                 goto preempt;
5395         }
5396
5397         return;
5398
5399 preempt:
5400         resched_curr(rq);
5401         /*
5402          * Only set the backward buddy when the current task is still
5403          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
5404          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
5405          * point, either of which can * drop the rq lock.
5406          *
5407          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
5408          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
5409          */
5410         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
5411                 return;
5412
5413         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
5414                 set_last_buddy(se);
5415 }
5416
5417 static struct task_struct *
5418 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5419 {
5420         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
5421         struct sched_entity *se;
5422         struct task_struct *p;
5423         int new_tasks;
5424
5425 again:
5426 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5427         if (!cfs_rq->nr_running)
5428                 goto idle;
5429
5430         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
5431                 goto simple;
5432
5433         /*
5434          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
5435          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
5436          *
5437          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
5438          * hierarchy, only change the part that actually changes.
5439          */
5440
5441         do {
5442                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
5443
5444                 /*
5445                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
5446                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
5447                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
5448                  * forget we've ever seen it.
5449                  */
5450                 if (curr) {
5451                         if (curr->on_rq)
5452                                 update_curr(cfs_rq);
5453                         else
5454                                 curr = NULL;
5455
5456                         /*
5457                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
5458                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
5459                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
5460                          * be correct.
5461                          */
5462                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
5463                                 goto simple;
5464                 }
5465
5466                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
5467                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5468         } while (cfs_rq);
5469
5470         p = task_of(se);
5471
5472         /*
5473          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
5474          * is a different task than we started out with, try and touch the
5475          * least amount of cfs_rqs.
5476          */
5477         if (prev != p) {
5478                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
5479
5480                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
5481                         int se_depth = se->depth;
5482                         int pse_depth = pse->depth;
5483
5484                         if (se_depth <= pse_depth) {
5485                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
5486                                 pse = parent_entity(pse);
5487                         }
5488                         if (se_depth >= pse_depth) {
5489                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
5490                                 se = parent_entity(se);
5491                         }
5492                 }
5493
5494                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
5495                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5496         }
5497
5498         if (hrtick_enabled(rq))
5499                 hrtick_start_fair(rq, p);
5500
5501         return p;
5502 simple:
5503         cfs_rq = &rq->cfs;
5504 #endif
5505
5506         if (!cfs_rq->nr_running)
5507                 goto idle;
5508
5509         put_prev_task(rq, prev);
5510
5511         do {
5512                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
5513                 set_next_entity(cfs_rq, se);
5514                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5515         } while (cfs_rq);
5516
5517         p = task_of(se);
5518
5519         if (hrtick_enabled(rq))
5520                 hrtick_start_fair(rq, p);
5521
5522         return p;
5523
5524 idle:
5525         /*
5526          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
5527          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
5528          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
5529          * re-start the picking loop.
5530          */
5531         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
5532         new_tasks = idle_balance(rq);
5533         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
5534         /*
5535          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
5536          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
5537          * must re-start the pick_next_entity() loop.
5538          */
5539         if (new_tasks < 0)
5540                 return RETRY_TASK;
5541
5542         if (new_tasks > 0)
5543                 goto again;
5544
5545         return NULL;
5546 }
5547
5548 /*
5549  * Account for a descheduled task:
5550  */
5551 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
5552 {
5553         struct sched_entity *se = &prev->se;
5554         struct cfs_rq *cfs_rq;
5555
5556         for_each_sched_entity(se) {
5557                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5558                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
5559         }
5560 }
5561
5562 /*
5563  * sched_yield() is very simple
5564  *
5565  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
5566  */
5567 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
5568 {
5569         struct task_struct *curr = rq->curr;
5570         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
5571         struct sched_entity *se = &curr->se;
5572
5573         /*
5574          * Are we the only task in the tree?
5575          */
5576         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
5577                 return;
5578
5579         clear_buddies(cfs_rq, se);
5580
5581         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
5582                 update_rq_clock(rq);
5583                 /*
5584                  * Update run-time statistics of the 'current'.
5585                  */
5586                 update_curr(cfs_rq);
5587                 /*
5588                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
5589                  * so we don't do microscopic update in schedule()
5590                  * and double the fastpath cost.
5591                  */
5592                 rq_clock_skip_update(rq, true);
5593         }
5594
5595         set_skip_buddy(se);
5596 }
5597
5598 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
5599 {
5600         struct sched_entity *se = &p->se;
5601
5602         /* throttled hierarchies are not runnable */
5603         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
5604                 return false;
5605
5606         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
5607         set_next_buddy(se);
5608
5609         yield_task_fair(rq);
5610
5611         return true;
5612 }
5613
5614 #ifdef CONFIG_SMP
5615 /**************************************************
5616  * Fair scheduling class load-balancing methods.
5617  *
5618  * BASICS
5619  *
5620  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
5621  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
5622  * time to each task. This is expressed in the following equation:
5623  *
5624  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
5625  *
5626  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
5627  * W_i,0 is defined as:
5628  *
5629  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
5630  *
5631  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
5632  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
5633  *
5634  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
5635  * weight:
5636  *
5637  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
5638  *
5639  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
5640  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
5641  * can also include other factors [XXX].
5642  *
5643  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
5644  * directly from (1):
5645  *
5646  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
5647  *
5648  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
5649  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
5650  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
5651  *
5652  * [XXX expand on:
5653  *     - infeasible weights;
5654  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
5655  *
5656  *
5657  * SCHED DOMAINS
5658  *
5659  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
5660  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
5661  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
5662  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
5663  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
5664  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
5665  * the groups.
5666  *
5667  * This yields:
5668  *
5669  *     log_2 n     1     n
5670  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
5671  *     i = 0      2^i   2^i
5672  *                               `- size of each group
5673  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
5674  *         |         `- freq
5675  *         `- sum over all levels
5676  *
5677  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
5678  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
5679  *
5680  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
5681  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
5682  *
5683  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
5684  *
5685  *             log_2 n     
5686  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
5687  *             k = 0
5688  *
5689  * And you'll find that:
5690  *
5691  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
5692  *
5693  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
5694  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
5695  * of:
5696  *
5697  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
5698  *
5699  *
5700  * WORK CONSERVING
5701  *
5702  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
5703  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
5704  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
5705  *
5706  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
5707  * time.
5708  *
5709  * [XXX more?]
5710  *
5711  *
5712  * CGROUPS
5713  *
5714  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
5715  *
5716  *                                s_k,i
5717  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
5718  *                                 S_k
5719  *
5720  * Where
5721  *
5722  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
5723  *
5724  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
5725  *
5726  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
5727  * property.
5728  *
5729  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
5730  *      rewrite all of this once again.]
5731  */ 
5732
5733 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
5734
5735 enum fbq_type { regular, remote, all };
5736
5737 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
5738 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
5739 #define LBF_DST_PINNED  0x04
5740 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
5741
5742 struct lb_env {
5743         struct sched_domain     *sd;
5744
5745         struct rq               *src_rq;
5746         int                     src_cpu;
5747
5748         int                     dst_cpu;
5749         struct rq               *dst_rq;
5750
5751         struct cpumask          *dst_grpmask;
5752         int                     new_dst_cpu;
5753         enum cpu_idle_type      idle;
5754         long                    imbalance;
5755         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
5756         struct cpumask          *cpus;
5757
5758         unsigned int            flags;
5759
5760         unsigned int            loop;
5761         unsigned int            loop_break;
5762         unsigned int            loop_max;
5763
5764         enum fbq_type           fbq_type;
5765         struct list_head        tasks;
5766 };
5767
5768 /*
5769  * Is this task likely cache-hot:
5770  */
5771 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5772 {
5773         s64 delta;
5774
5775         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5776
5777         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
5778                 return 0;
5779
5780         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
5781                 return 0;
5782
5783         /*
5784          * Buddy candidates are cache hot:
5785          */
5786         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
5787                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
5788                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
5789                 return 1;
5790
5791         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
5792                 return 1;
5793         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
5794                 return 0;
5795
5796         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
5797
5798         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
5799 }
5800
5801 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5802 /*
5803  * Returns 1, if task migration degrades locality
5804  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
5805  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
5806  */
5807 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5808 {
5809         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
5810         unsigned long src_faults, dst_faults;
5811         int src_nid, dst_nid;
5812
5813         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
5814                 return -1;
5815
5816         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
5817                 return -1;
5818
5819         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
5820         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
5821
5822         if (src_nid == dst_nid)
5823                 return -1;
5824
5825         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
5826         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
5827                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
5828                         return 1;
5829                 else
5830                         return -1;
5831         }
5832
5833         /* Encourage migration to the preferred node. */
5834         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
5835                 return 0;
5836
5837         if (numa_group) {
5838                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
5839                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
5840         } else {
5841                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
5842                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
5843         }
5844
5845         return dst_faults < src_faults;
5846 }
5847
5848 #else
5849 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
5850                                              struct lb_env *env)
5851 {
5852         return -1;
5853 }
5854 #endif
5855
5856 /*
5857  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
5858  */
5859 static
5860 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5861 {
5862         int tsk_cache_hot;
5863
5864         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5865
5866         /*
5867          * We do not migrate tasks that are:
5868          * 1) throttled_lb_pair, or
5869          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
5870          * 3) running (obviously), or
5871          * 4) are cache-hot on their current CPU.
5872          */
5873         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
5874                 return 0;
5875
5876         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5877                 int cpu;
5878
5879                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
5880
5881                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
5882
5883                 /*
5884                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
5885                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
5886                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
5887                  *
5888                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
5889                  * one in current iteration.
5890                  */
5891                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
5892                         return 0;
5893
5894                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
5895                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
5896                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
5897                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
5898                                 env->new_dst_cpu = cpu;
5899                                 break;
5900                         }
5901                 }
5902
5903                 return 0;
5904         }
5905
5906         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
5907         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
5908
5909         if (task_running(env->src_rq, p)) {
5910                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
5911                 return 0;
5912         }
5913
5914         /*
5915          * Aggressive migration if:
5916          * 1) destination numa is preferred
5917          * 2) task is cache cold, or
5918          * 3) too many balance attempts have failed.
5919          */
5920         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
5921         if (tsk_cache_hot == -1)
5922                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
5923
5924         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
5925             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
5926                 if (tsk_cache_hot == 1) {
5927                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
5928                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
5929                 }
5930                 return 1;
5931         }
5932
5933         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
5934         return 0;
5935 }
5936
5937 /*
5938  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
5939  */
5940 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
5941 {
5942         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5943
5944         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
5945         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
5946         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
5947 }
5948
5949 /*
5950  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
5951  * part of active balancing operations within "domain".
5952  *
5953  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
5954  */
5955 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
5956 {
5957         struct task_struct *p, *n;
5958
5959         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5960
5961         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
5962                 if (!can_migrate_task(p, env))
5963                         continue;
5964
5965                 detach_task(p, env);
5966
5967                 /*
5968                  * Right now, this is only the second place where
5969                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
5970                  * so we can safely collect stats here rather than
5971                  * inside detach_tasks().
5972                  */
5973                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
5974                 return p;
5975         }
5976         return NULL;
5977 }
5978
5979 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
5980
5981 /*
5982  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
5983  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
5984  *
5985  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
5986  */
5987 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
5988 {
5989         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
5990         struct task_struct *p;
5991         unsigned long load;
5992         int detached = 0;
5993
5994         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
5995
5996         if (env->imbalance <= 0)
5997                 return 0;
5998
5999         while (!list_empty(tasks)) {
6000                 /*
6001                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6002                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6003                  */
6004                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6005                         break;
6006
6007                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6008
6009                 env->loop++;
6010                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6011                 if (env->loop > env->loop_max)
6012                         break;
6013
6014                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6015                 if (env->loop > env->loop_break) {
6016                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6017                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6018                         break;
6019                 }
6020
6021                 if (!can_migrate_task(p, env))
6022                         goto next;
6023
6024                 load = task_h_load(p);
6025
6026                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6027                         goto next;
6028
6029                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6030                         goto next;
6031
6032                 detach_task(p, env);
6033                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6034
6035                 detached++;
6036                 env->imbalance -= load;
6037
6038 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6039                 /*
6040                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6041                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6042                  * the critical section.
6043                  */
6044                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6045                         break;
6046 #endif
6047
6048                 /*
6049                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6050                  * weighted load.
6051                  */
6052                 if (env->imbalance <= 0)
6053                         break;
6054
6055                 continue;
6056 next:
6057                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6058         }
6059
6060         /*
6061          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6062          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6063          * than inside detach_one_task().
6064          */
6065         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6066
6067         return detached;
6068 }
6069
6070 /*
6071  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6072  */
6073 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6074 {
6075         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6076
6077         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6078         activate_task(rq, p, 0);
6079         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6080         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6081 }
6082
6083 /*
6084  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6085  * its new rq.
6086  */
6087 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6088 {
6089         raw_spin_lock(&rq->lock);
6090         attach_task(rq, p);
6091         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6092 }
6093
6094 /*
6095  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6096  * new rq.
6097  */
6098 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6099 {
6100         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6101         struct task_struct *p;
6102
6103         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6104
6105         while (!list_empty(tasks)) {
6106                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6107                 list_del_init(&p->se.group_node);
6108
6109                 attach_task(env->dst_rq, p);
6110         }
6111
6112         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6113 }
6114
6115 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6116 static void update_blocked_averages(int cpu)
6117 {
6118         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6119         struct cfs_rq *cfs_rq;
6120         unsigned long flags;
6121
6122         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6123         update_rq_clock(rq);
6124
6125         /*
6126          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6127          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6128          */
6129         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6130                 /* throttled entities do not contribute to load */
6131                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6132                         continue;
6133
6134                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq))
6135                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6136         }
6137         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6138 }
6139
6140 /*
6141  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6142  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6143  * group is a fraction of its parents load.
6144  */
6145 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6146 {
6147         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6148         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6149         unsigned long now = jiffies;
6150         unsigned long load;
6151
6152         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6153                 return;
6154
6155         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6156         for_each_sched_entity(se) {
6157                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6158                 cfs_rq->h_load_next = se;
6159                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6160                         break;
6161         }
6162
6163         if (!se) {
6164                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
6165                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6166         }
6167
6168         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
6169                 load = cfs_rq->h_load;
6170                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
6171                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6172                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6173                 cfs_rq->h_load = load;
6174                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
6175         }
6176 }
6177
6178 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6179 {
6180         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
6181
6182         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
6183         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
6184                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
6185 }
6186 #else
6187 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
6188 {
6189         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6190         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6191         unsigned long flags;
6192
6193         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6194         update_rq_clock(rq);
6195         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq);
6196         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6197 }
6198
6199 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
6200 {
6201         return p->se.avg.load_avg;
6202 }
6203 #endif
6204
6205 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
6206
6207 enum group_type {
6208         group_other = 0,
6209         group_imbalanced,
6210         group_overloaded,
6211 };
6212
6213 /*
6214  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
6215  */
6216 struct sg_lb_stats {
6217         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
6218         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
6219         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
6220         unsigned long load_per_task;
6221         unsigned long group_capacity;
6222         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
6223         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
6224         unsigned int idle_cpus;
6225         unsigned int group_weight;
6226         enum group_type group_type;
6227         int group_no_capacity;
6228 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6229         unsigned int nr_numa_running;
6230         unsigned int nr_preferred_running;
6231 #endif
6232 };
6233
6234 /*
6235  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
6236  *               during load balancing.
6237  */
6238 struct sd_lb_stats {
6239         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
6240         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
6241         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
6242         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
6243         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
6244
6245         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
6246         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
6247 };
6248
6249 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
6250 {
6251         /*
6252          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
6253          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
6254          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
6255          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
6256          */
6257         *sds = (struct sd_lb_stats){
6258                 .busiest = NULL,
6259                 .local = NULL,
6260                 .total_load = 0UL,
6261                 .total_capacity = 0UL,
6262                 .busiest_stat = {
6263                         .avg_load = 0UL,
6264                         .sum_nr_running = 0,
6265                         .group_type = group_other,
6266                 },
6267         };
6268 }
6269
6270 /**
6271  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
6272  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
6273  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
6274  *
6275  * Return: The load index.
6276  */
6277 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
6278                                         enum cpu_idle_type idle)
6279 {
6280         int load_idx;
6281
6282         switch (idle) {
6283         case CPU_NOT_IDLE:
6284                 load_idx = sd->busy_idx;
6285                 break;
6286
6287         case CPU_NEWLY_IDLE:
6288                 load_idx = sd->newidle_idx;
6289                 break;
6290         default:
6291                 load_idx = sd->idle_idx;
6292                 break;
6293         }
6294
6295         return load_idx;
6296 }
6297
6298 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
6299 {
6300         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6301         u64 total, used, age_stamp, avg;
6302         s64 delta;
6303
6304         /*
6305          * Since we're reading these variables without serialization make sure
6306          * we read them once before doing sanity checks on them.
6307          */
6308         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
6309         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
6310         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
6311
6312         if (unlikely(delta < 0))
6313                 delta = 0;
6314
6315         total = sched_avg_period() + delta;
6316
6317         used = div_u64(avg, total);
6318
6319         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
6320                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
6321
6322         return 1;
6323 }
6324
6325 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6326 {
6327         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
6328         struct sched_group *sdg = sd->groups;
6329
6330         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
6331
6332         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
6333         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
6334
6335         if (!capacity)
6336                 capacity = 1;
6337
6338         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
6339         sdg->sgc->capacity = capacity;
6340 }
6341
6342 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
6343 {
6344         struct sched_domain *child = sd->child;
6345         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
6346         unsigned long capacity;
6347         unsigned long interval;
6348
6349         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6350         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6351         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
6352
6353         if (!child) {
6354                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
6355                 return;
6356         }
6357
6358         capacity = 0;
6359
6360         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
6361                 /*
6362                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
6363                  * span the current group.
6364                  */
6365
6366                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
6367                         struct sched_group_capacity *sgc;
6368                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6369
6370                         /*
6371                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
6372                          * gets here before we've attached the domains to the
6373                          * runqueues.
6374                          *
6375                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
6376                          * in update_cpu_capacity().
6377                          *
6378                          * This avoids capacity from being 0 and
6379                          * causing divide-by-zero issues on boot.
6380                          */
6381                         if (unlikely(!rq->sd)) {
6382                                 capacity += capacity_of(cpu);
6383                                 continue;
6384                         }
6385
6386                         sgc = rq->sd->groups->sgc;
6387                         capacity += sgc->capacity;
6388                 }
6389         } else  {
6390                 /*
6391                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
6392                  * span the current group.
6393                  */ 
6394
6395                 group = child->groups;
6396                 do {
6397                         capacity += group->sgc->capacity;
6398                         group = group->next;
6399                 } while (group != child->groups);
6400         }
6401
6402         sdg->sgc->capacity = capacity;
6403 }
6404
6405 /*
6406  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
6407  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
6408  * Return true is the capacity is reduced
6409  */
6410 static inline int
6411 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
6412 {
6413         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
6414                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
6415 }
6416
6417 /*
6418  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
6419  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
6420  *
6421  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
6422  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
6423  * Something like:
6424  *
6425  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
6426  *              *     * * *
6427  *
6428  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
6429  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
6430  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
6431  *
6432  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
6433  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
6434  * moving tasks due to affinity constraints.
6435  *
6436  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
6437  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
6438  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
6439  * to create an effective group imbalance.
6440  *
6441  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
6442  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
6443  * subtle and fragile situation.
6444  */
6445
6446 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
6447 {
6448         return group->sgc->imbalance;
6449 }
6450
6451 /*
6452  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
6453  * be used by some tasks.
6454  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
6455  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
6456  * available capacity for CFS tasks.
6457  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
6458  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
6459  * capacity in meaningful for the load balancer.
6460  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
6461  * any benefit for the load balance.
6462  */
6463 static inline bool
6464 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6465 {
6466         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
6467                 return true;
6468
6469         if ((sgs->group_capacity * 100) >
6470                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6471                 return true;
6472
6473         return false;
6474 }
6475
6476 /*
6477  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
6478  *  handle.
6479  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
6480  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
6481  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
6482  *  false.
6483  */
6484 static inline bool
6485 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
6486 {
6487         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
6488                 return false;
6489
6490         if ((sgs->group_capacity * 100) <
6491                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
6492                 return true;
6493
6494         return false;
6495 }
6496
6497 static inline enum
6498 group_type group_classify(struct sched_group *group,
6499                           struct sg_lb_stats *sgs)
6500 {
6501         if (sgs->group_no_capacity)
6502                 return group_overloaded;
6503
6504         if (sg_imbalanced(group))
6505                 return group_imbalanced;
6506
6507         return group_other;
6508 }
6509
6510 /**
6511  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
6512  * @env: The load balancing environment.
6513  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
6514  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
6515  * @local_group: Does group contain this_cpu.
6516  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
6517  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
6518  */
6519 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
6520                         struct sched_group *group, int load_idx,
6521                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
6522                         bool *overload)
6523 {
6524         unsigned long load;
6525         int i, nr_running;
6526
6527         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
6528
6529         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
6530                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
6531
6532                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
6533                 if (local_group)
6534                         load = target_load(i, load_idx);
6535                 else
6536                         load = source_load(i, load_idx);
6537
6538                 sgs->group_load += load;
6539                 sgs->group_util += cpu_util(i);
6540                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
6541
6542                 nr_running = rq->nr_running;
6543                 if (nr_running > 1)
6544                         *overload = true;
6545
6546 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6547                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
6548                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
6549 #endif
6550                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
6551                 /*
6552                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
6553                  */
6554                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
6555                         sgs->idle_cpus++;
6556         }
6557
6558         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
6559         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
6560         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
6561
6562         if (sgs->sum_nr_running)
6563                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
6564
6565         sgs->group_weight = group->group_weight;
6566
6567         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
6568         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
6569 }
6570
6571 /**
6572  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
6573  * @env: The load balancing environment.
6574  * @sds: sched_domain statistics
6575  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
6576  * @sgs: sched_group statistics
6577  *
6578  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
6579  * busiest group.
6580  *
6581  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
6582  * busiest group. %false otherwise.
6583  */
6584 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
6585                                    struct sd_lb_stats *sds,
6586                                    struct sched_group *sg,
6587                                    struct sg_lb_stats *sgs)
6588 {
6589         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
6590
6591         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
6592                 return true;
6593
6594         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
6595                 return false;
6596
6597         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
6598                 return false;
6599
6600         /* This is the busiest node in its class. */
6601         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6602                 return true;
6603
6604         /*
6605          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
6606          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
6607          * higher than ourself as busy.
6608          */
6609         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
6610                 if (!sds->busiest)
6611                         return true;
6612
6613                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
6614                         return true;
6615         }
6616
6617         return false;
6618 }
6619
6620 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6621 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6622 {
6623         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
6624                 return regular;
6625         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
6626                 return remote;
6627         return all;
6628 }
6629
6630 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6631 {
6632         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
6633                 return regular;
6634         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
6635                 return remote;
6636         return all;
6637 }
6638 #else
6639 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
6640 {
6641         return all;
6642 }
6643
6644 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
6645 {
6646         return regular;
6647 }
6648 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
6649
6650 /**
6651  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
6652  * @env: The load balancing environment.
6653  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
6654  */
6655 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6656 {
6657         struct sched_domain *child = env->sd->child;
6658         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6659         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
6660         int load_idx, prefer_sibling = 0;
6661         bool overload = false;
6662
6663         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
6664                 prefer_sibling = 1;
6665
6666         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
6667
6668         do {
6669                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
6670                 int local_group;
6671
6672                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
6673                 if (local_group) {
6674                         sds->local = sg;
6675                         sgs = &sds->local_stat;
6676
6677                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
6678                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
6679                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
6680                 }
6681
6682                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
6683                                                 &overload);
6684
6685                 if (local_group)
6686                         goto next_group;
6687
6688                 /*
6689                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
6690                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
6691                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
6692                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
6693                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
6694                  * you always pull from the heaviest group when it is already
6695                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
6696                  * the tasks on the system).
6697                  */
6698                 if (prefer_sibling && sds->local &&
6699                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
6700                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
6701                         sgs->group_no_capacity = 1;
6702                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
6703                 }
6704
6705                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
6706                         sds->busiest = sg;
6707                         sds->busiest_stat = *sgs;
6708                 }
6709
6710 next_group:
6711                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
6712                 sds->total_load += sgs->group_load;
6713                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
6714
6715                 sg = sg->next;
6716         } while (sg != env->sd->groups);
6717
6718         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
6719                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
6720
6721         if (!env->sd->parent) {
6722                 /* update overload indicator if we are at root domain */
6723                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
6724                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
6725         }
6726
6727 }
6728
6729 /**
6730  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
6731  *                      sched doman.
6732  *
6733  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
6734  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
6735  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
6736  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
6737  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
6738  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
6739  *
6740  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
6741  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
6742  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
6743  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
6744  * number.
6745  *
6746  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
6747  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
6748  *
6749  * @env: The load balancing environment.
6750  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
6751  */
6752 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6753 {
6754         int busiest_cpu;
6755
6756         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
6757                 return 0;
6758
6759         if (!sds->busiest)
6760                 return 0;
6761
6762         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
6763         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
6764                 return 0;
6765
6766         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
6767                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
6768                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
6769
6770         return 1;
6771 }
6772
6773 /**
6774  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
6775  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
6776  *                      load balancing.
6777  * @env: The load balancing environment.
6778  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6779  */
6780 static inline
6781 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6782 {
6783         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
6784         unsigned int imbn = 2;
6785         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
6786         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6787
6788         local = &sds->local_stat;
6789         busiest = &sds->busiest_stat;
6790
6791         if (!local->sum_nr_running)
6792                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
6793         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
6794                 imbn = 1;
6795
6796         scaled_busy_load_per_task =
6797                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6798                 busiest->group_capacity;
6799
6800         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
6801             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
6802                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6803                 return;
6804         }
6805
6806         /*
6807          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
6808          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
6809          * moving them.
6810          */
6811
6812         capa_now += busiest->group_capacity *
6813                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
6814         capa_now += local->group_capacity *
6815                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
6816         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6817
6818         /* Amount of load we'd subtract */
6819         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
6820                 capa_move += busiest->group_capacity *
6821                             min(busiest->load_per_task,
6822                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
6823         }
6824
6825         /* Amount of load we'd add */
6826         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
6827             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
6828                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
6829                       local->group_capacity;
6830         } else {
6831                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
6832                       local->group_capacity;
6833         }
6834         capa_move += local->group_capacity *
6835                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
6836         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
6837
6838         /* Move if we gain throughput */
6839         if (capa_move > capa_now)
6840                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
6841 }
6842
6843 /**
6844  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
6845  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
6846  * @env: load balance environment
6847  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
6848  */
6849 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
6850 {
6851         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
6852         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6853
6854         local = &sds->local_stat;
6855         busiest = &sds->busiest_stat;
6856
6857         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
6858                 /*
6859                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
6860                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
6861                  */
6862                 busiest->load_per_task =
6863                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
6864         }
6865
6866         /*
6867          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
6868          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
6869          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
6870          */
6871         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
6872             local->avg_load >= sds->avg_load) {
6873                 env->imbalance = 0;
6874                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6875         }
6876
6877         /*
6878          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
6879          */
6880         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
6881             local->group_type   == group_overloaded) {
6882                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
6883                                         SCHED_LOAD_SCALE;
6884                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
6885                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
6886                 else
6887                         load_above_capacity = ~0UL;
6888         }
6889
6890         /*
6891          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
6892          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
6893          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
6894          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
6895          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
6896          * for the minimum possible imbalance.
6897          */
6898         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
6899
6900         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
6901         env->imbalance = min(
6902                 max_pull * busiest->group_capacity,
6903                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
6904         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
6905
6906         /*
6907          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
6908          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
6909          * a think about bumping its value to force at least one task to be
6910          * moved
6911          */
6912         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
6913                 return fix_small_imbalance(env, sds);
6914 }
6915
6916 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
6917
6918 /**
6919  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
6920  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
6921  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
6922  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
6923  * such a group exists.
6924  *
6925  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
6926  * to restore balance.
6927  *
6928  * @env: The load balancing environment.
6929  *
6930  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
6931  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
6932  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
6933  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
6934  */
6935 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
6936 {
6937         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
6938         struct sd_lb_stats sds;
6939
6940         init_sd_lb_stats(&sds);
6941
6942         /*
6943          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
6944          * this level.
6945          */
6946         update_sd_lb_stats(env, &sds);
6947         local = &sds.local_stat;
6948         busiest = &sds.busiest_stat;
6949
6950         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
6951         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
6952             check_asym_packing(env, &sds))
6953                 return sds.busiest;
6954
6955         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
6956         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
6957                 goto out_balanced;
6958
6959         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
6960                                                 / sds.total_capacity;
6961
6962         /*
6963          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
6964          * work because they assume all things are equal, which typically
6965          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
6966          */
6967         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
6968                 goto force_balance;
6969
6970         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
6971         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
6972             busiest->group_no_capacity)
6973                 goto force_balance;
6974
6975         /*
6976          * If the local group is busier than the selected busiest group
6977          * don't try and pull any tasks.
6978          */
6979         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
6980                 goto out_balanced;
6981
6982         /*
6983          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
6984          * average load.
6985          */
6986         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
6987                 goto out_balanced;
6988
6989         if (env->idle == CPU_IDLE) {
6990                 /*
6991                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
6992                  * and there is no imbalance between this and busiest group
6993                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
6994                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
6995                  * might end up to just move the imbalance on another group
6996                  */
6997                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
6998                                 (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)))
6999                         goto out_balanced;
7000         } else {
7001                 /*
7002                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7003                  * imbalance_pct to be conservative.
7004                  */
7005                 if (100 * busiest->avg_load <=
7006                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7007                         goto out_balanced;
7008         }
7009
7010 force_balance:
7011         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7012         calculate_imbalance(env, &sds);
7013         return sds.busiest;
7014
7015 out_balanced:
7016         env->imbalance = 0;
7017         return NULL;
7018 }
7019
7020 /*
7021  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7022  */
7023 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7024                                      struct sched_group *group)
7025 {
7026         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7027         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7028         int i;
7029
7030         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7031                 unsigned long capacity, wl;
7032                 enum fbq_type rt;
7033
7034                 rq = cpu_rq(i);
7035                 rt = fbq_classify_rq(rq);
7036
7037                 /*
7038                  * We classify groups/runqueues into three groups:
7039                  *  - regular: there are !numa tasks
7040                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
7041                  *  - all:     there is no distinction
7042                  *
7043                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
7044                  * ignore those when there's better options.
7045                  *
7046                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
7047                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
7048                  * queue by moving tasks around inside the node.
7049                  *
7050                  * If we cannot move enough load due to this classification
7051                  * the next pass will adjust the group classification and
7052                  * allow migration of more tasks.
7053                  *
7054                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
7055                  */
7056                 if (rt > env->fbq_type)
7057                         continue;
7058
7059                 capacity = capacity_of(i);
7060
7061                 wl = weighted_cpuload(i);
7062
7063                 /*
7064                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
7065                  * which is not scaled with the cpu capacity.
7066                  */
7067
7068                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
7069                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd))
7070                         continue;
7071
7072                 /*
7073                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
7074                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
7075                  * that the load can be moved away from the cpu that is
7076                  * potentially running at a lower capacity.
7077                  *
7078                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
7079                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
7080                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
7081                  * our previous maximum.
7082                  */
7083                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
7084                         busiest_load = wl;
7085                         busiest_capacity = capacity;
7086                         busiest = rq;
7087                 }
7088         }
7089
7090         return busiest;
7091 }
7092
7093 /*
7094  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
7095  * so long as it is large enough.
7096  */
7097 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
7098
7099 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
7100 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
7101
7102 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
7103 {
7104         struct sched_domain *sd = env->sd;
7105
7106         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
7107
7108                 /*
7109                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
7110                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
7111                  * lowest numbered CPUs.
7112                  */
7113                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
7114                         return 1;
7115         }
7116
7117         /*
7118          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
7119          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
7120          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
7121          * available on dst_cpu.
7122          */
7123         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
7124             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
7125                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
7126                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
7127                         return 1;
7128         }
7129
7130         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
7131 }
7132
7133 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
7134
7135 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
7136 {
7137         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7138         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
7139         int cpu, balance_cpu = -1;
7140
7141         /*
7142          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
7143          * to do the newly idle load balance.
7144          */
7145         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7146                 return 1;
7147
7148         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
7149         sg_mask = sched_group_mask(sg);
7150         /* Try to find first idle cpu */
7151         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
7152                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
7153                         continue;
7154
7155                 balance_cpu = cpu;
7156                 break;
7157         }
7158
7159         if (balance_cpu == -1)
7160                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
7161
7162         /*
7163          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
7164          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
7165          */
7166         return balance_cpu == env->dst_cpu;
7167 }
7168
7169 /*
7170  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
7171  * tasks if there is an imbalance.
7172  */
7173 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
7174                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
7175                         int *continue_balancing)
7176 {
7177         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
7178         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
7179         struct sched_group *group;
7180         struct rq *busiest;
7181         unsigned long flags;
7182         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
7183
7184         struct lb_env env = {
7185                 .sd             = sd,
7186                 .dst_cpu        = this_cpu,
7187                 .dst_rq         = this_rq,
7188                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
7189                 .idle           = idle,
7190                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
7191                 .cpus           = cpus,
7192                 .fbq_type       = all,
7193                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
7194         };
7195
7196         /*
7197          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
7198          * other cpus in our group
7199          */
7200         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
7201                 env.dst_grpmask = NULL;
7202
7203         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
7204
7205         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
7206
7207 redo:
7208         if (!should_we_balance(&env)) {
7209                 *continue_balancing = 0;
7210                 goto out_balanced;
7211         }
7212
7213         group = find_busiest_group(&env);
7214         if (!group) {
7215                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
7216                 goto out_balanced;
7217         }
7218
7219         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
7220         if (!busiest) {
7221                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
7222                 goto out_balanced;
7223         }
7224
7225         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
7226
7227         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
7228
7229         env.src_cpu = busiest->cpu;
7230         env.src_rq = busiest;
7231
7232         ld_moved = 0;
7233         if (busiest->nr_running > 1) {
7234                 /*
7235                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
7236                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
7237                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
7238                  * correctly treated as an imbalance.
7239                  */
7240                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7241                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
7242
7243 more_balance:
7244                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7245
7246                 /*
7247                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
7248                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
7249                  */
7250                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
7251
7252                 /*
7253                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
7254                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
7255                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
7256                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
7257                  * See task_rq_lock() family for the details.
7258                  */
7259
7260                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
7261
7262                 if (cur_ld_moved) {
7263                         attach_tasks(&env);
7264                         ld_moved += cur_ld_moved;
7265                 }
7266
7267                 local_irq_restore(flags);
7268
7269                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
7270                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
7271                         goto more_balance;
7272                 }
7273
7274                 /*
7275                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
7276                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
7277                  * where they can run. The upper limit on how many times we
7278                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
7279                  * sched_group.
7280                  *
7281                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
7282                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
7283                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
7284                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
7285                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
7286                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
7287                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
7288                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
7289                  * This however should not happen so much in practice and
7290                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
7291                  * excess load moved.
7292                  */
7293                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
7294
7295                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
7296                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
7297
7298                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
7299                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
7300                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
7301                         env.loop         = 0;
7302                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
7303
7304                         /*
7305                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
7306                          * need to continue with same src_cpu.
7307                          */
7308                         goto more_balance;
7309                 }
7310
7311                 /*
7312                  * We failed to reach balance because of affinity.
7313                  */
7314                 if (sd_parent) {
7315                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7316
7317                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
7318                                 *group_imbalance = 1;
7319                 }
7320
7321                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
7322                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
7323                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
7324                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
7325                                 env.loop = 0;
7326                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
7327                                 goto redo;
7328                         }
7329                         goto out_all_pinned;
7330                 }
7331         }
7332
7333         if (!ld_moved) {
7334                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
7335                 /*
7336                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
7337                  * We do not want newidle balance, which can be very
7338                  * frequent, pollute the failure counter causing
7339                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
7340                  */
7341                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
7342                         sd->nr_balance_failed++;
7343
7344                 if (need_active_balance(&env)) {
7345                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
7346
7347                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
7348                          * if the curr task on busiest cpu can't be
7349                          * moved to this_cpu
7350                          */
7351                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
7352                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
7353                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
7354                                                             flags);
7355                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
7356                                 goto out_one_pinned;
7357                         }
7358
7359                         /*
7360                          * ->active_balance synchronizes accesses to
7361                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
7362                          * only after active load balance is finished.
7363                          */
7364                         if (!busiest->active_balance) {
7365                                 busiest->active_balance = 1;
7366                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
7367                                 active_balance = 1;
7368                         }
7369                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
7370
7371                         if (active_balance) {
7372                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
7373                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
7374                                         &busiest->active_balance_work);
7375                         }
7376
7377                         /*
7378                          * We've kicked active balancing, reset the failure
7379                          * counter.
7380                          */
7381                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
7382                 }
7383         } else
7384                 sd->nr_balance_failed = 0;
7385
7386         if (likely(!active_balance)) {
7387                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
7388                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
7389         } else {
7390                 /*
7391                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
7392                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
7393                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
7394                  * detach_tasks).
7395                  */
7396                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
7397                         sd->balance_interval *= 2;
7398         }
7399
7400         goto out;
7401
7402 out_balanced:
7403         /*
7404          * We reach balance although we may have faced some affinity
7405          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
7406          */
7407         if (sd_parent) {
7408                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
7409
7410                 if (*group_imbalance)
7411                         *group_imbalance = 0;
7412         }
7413
7414 out_all_pinned:
7415         /*
7416          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
7417          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
7418          * can try to migrate them.
7419          */
7420         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
7421
7422         sd->nr_balance_failed = 0;
7423
7424 out_one_pinned:
7425         /* tune up the balancing interval */
7426         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
7427                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
7428                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
7429                 sd->balance_interval *= 2;
7430
7431         ld_moved = 0;
7432 out:
7433         return ld_moved;
7434 }
7435
7436 static inline unsigned long
7437 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
7438 {
7439         unsigned long interval = sd->balance_interval;
7440
7441         if (cpu_busy)
7442                 interval *= sd->busy_factor;
7443
7444         /* scale ms to jiffies */
7445         interval = msecs_to_jiffies(interval);
7446         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7447
7448         return interval;
7449 }
7450
7451 static inline void
7452 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
7453 {
7454         unsigned long interval, next;
7455
7456         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
7457         next = sd->last_balance + interval;
7458
7459         if (time_after(*next_balance, next))
7460                 *next_balance = next;
7461 }
7462
7463 /*
7464  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
7465  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
7466  */
7467 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
7468 {
7469         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
7470         int this_cpu = this_rq->cpu;
7471         struct sched_domain *sd;
7472         int pulled_task = 0;
7473         u64 curr_cost = 0;
7474
7475         /*
7476          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
7477          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
7478          */
7479         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
7480
7481         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
7482             !this_rq->rd->overload) {
7483                 rcu_read_lock();
7484                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
7485                 if (sd)
7486                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7487                 rcu_read_unlock();
7488
7489                 goto out;
7490         }
7491
7492         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
7493
7494         update_blocked_averages(this_cpu);
7495         rcu_read_lock();
7496         for_each_domain(this_cpu, sd) {
7497                 int continue_balancing = 1;
7498                 u64 t0, domain_cost;
7499
7500                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7501                         continue;
7502
7503                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
7504                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7505                         break;
7506                 }
7507
7508                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
7509                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
7510
7511                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
7512                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
7513                                                    &continue_balancing);
7514
7515                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
7516                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
7517                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
7518
7519                         curr_cost += domain_cost;
7520                 }
7521
7522                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
7523
7524                 /*
7525                  * Stop searching for tasks to pull if there are
7526                  * now runnable tasks on this rq.
7527                  */
7528                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
7529                         break;
7530         }
7531         rcu_read_unlock();
7532
7533         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
7534
7535         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
7536                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
7537
7538         /*
7539          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
7540          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
7541          * pretend we pulled a task.
7542          */
7543         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
7544                 pulled_task = 1;
7545
7546 out:
7547         /* Move the next balance forward */
7548         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
7549                 this_rq->next_balance = next_balance;
7550
7551         /* Is there a task of a high priority class? */
7552         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
7553                 pulled_task = -1;
7554
7555         if (pulled_task)
7556                 this_rq->idle_stamp = 0;
7557
7558         return pulled_task;
7559 }
7560
7561 /*
7562  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
7563  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
7564  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
7565  * avoids physical / logical imbalances.
7566  */
7567 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
7568 {
7569         struct rq *busiest_rq = data;
7570         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
7571         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
7572         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
7573         struct sched_domain *sd;
7574         struct task_struct *p = NULL;
7575
7576         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
7577
7578         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
7579         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
7580                      !busiest_rq->active_balance))
7581                 goto out_unlock;
7582
7583         /* Is there any task to move? */
7584         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
7585                 goto out_unlock;
7586
7587         /*
7588          * This condition is "impossible", if it occurs
7589          * we need to fix it. Originally reported by
7590          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
7591          */
7592         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
7593
7594         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
7595         rcu_read_lock();
7596         for_each_domain(target_cpu, sd) {
7597                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
7598                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
7599                                 break;
7600         }
7601
7602         if (likely(sd)) {
7603                 struct lb_env env = {
7604                         .sd             = sd,
7605                         .dst_cpu        = target_cpu,
7606                         .dst_rq         = target_rq,
7607                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
7608                         .src_rq         = busiest_rq,
7609                         .idle           = CPU_IDLE,
7610                 };
7611
7612                 schedstat_inc(sd, alb_count);
7613
7614                 p = detach_one_task(&env);
7615                 if (p)
7616                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
7617                 else
7618                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
7619         }
7620         rcu_read_unlock();
7621 out_unlock:
7622         busiest_rq->active_balance = 0;
7623         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
7624
7625         if (p)
7626                 attach_one_task(target_rq, p);
7627
7628         local_irq_enable();
7629
7630         return 0;
7631 }
7632
7633 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
7634 {
7635         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
7636 }
7637
7638 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7639 /*
7640  * idle load balancing details
7641  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
7642  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
7643  *   load balancing for all the idle CPUs.
7644  */
7645 static struct {
7646         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
7647         atomic_t nr_cpus;
7648         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
7649 } nohz ____cacheline_aligned;
7650
7651 static inline int find_new_ilb(void)
7652 {
7653         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
7654
7655         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
7656                 return ilb;
7657
7658         return nr_cpu_ids;
7659 }
7660
7661 /*
7662  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
7663  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
7664  * CPU (if there is one).
7665  */
7666 static void nohz_balancer_kick(void)
7667 {
7668         int ilb_cpu;
7669
7670         nohz.next_balance++;
7671
7672         ilb_cpu = find_new_ilb();
7673
7674         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
7675                 return;
7676
7677         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
7678                 return;
7679         /*
7680          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
7681          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
7682          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
7683          * will be run before returning from the IPI.
7684          */
7685         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
7686         return;
7687 }
7688
7689 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
7690 {
7691         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
7692                 /*
7693                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
7694                  */
7695                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
7696                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7697                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
7698                 }
7699                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7700         }
7701 }
7702
7703 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
7704 {
7705         struct sched_domain *sd;
7706         int cpu = smp_processor_id();
7707
7708         rcu_read_lock();
7709         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7710
7711         if (!sd || !sd->nohz_idle)
7712                 goto unlock;
7713         sd->nohz_idle = 0;
7714
7715         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7716 unlock:
7717         rcu_read_unlock();
7718 }
7719
7720 void set_cpu_sd_state_idle(void)
7721 {
7722         struct sched_domain *sd;
7723         int cpu = smp_processor_id();
7724
7725         rcu_read_lock();
7726         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
7727
7728         if (!sd || sd->nohz_idle)
7729                 goto unlock;
7730         sd->nohz_idle = 1;
7731
7732         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
7733 unlock:
7734         rcu_read_unlock();
7735 }
7736
7737 /*
7738  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
7739  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
7740  */
7741 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
7742 {
7743         /*
7744          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
7745          */
7746         if (!cpu_active(cpu))
7747                 return;
7748
7749         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
7750                 return;
7751
7752         /*
7753          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
7754          */
7755         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
7756                 return;
7757
7758         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
7759         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
7760         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
7761 }
7762
7763 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
7764                                         unsigned long action, void *hcpu)
7765 {
7766         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
7767         case CPU_DYING:
7768                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
7769                 return NOTIFY_OK;
7770         default:
7771                 return NOTIFY_DONE;
7772         }
7773 }
7774 #endif
7775
7776 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
7777
7778 /*
7779  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
7780  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
7781  */
7782 void update_max_interval(void)
7783 {
7784         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
7785 }
7786
7787 /*
7788  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
7789  * and initiates a balancing operation if so.
7790  *
7791  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
7792  */
7793 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
7794 {
7795         int continue_balancing = 1;
7796         int cpu = rq->cpu;
7797         unsigned long interval;
7798         struct sched_domain *sd;
7799         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7800         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7801         int update_next_balance = 0;
7802         int need_serialize, need_decay = 0;
7803         u64 max_cost = 0;
7804
7805         update_blocked_averages(cpu);
7806
7807         rcu_read_lock();
7808         for_each_domain(cpu, sd) {
7809                 /*
7810                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
7811                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
7812                  */
7813                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
7814                         sd->max_newidle_lb_cost =
7815                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
7816                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
7817                         need_decay = 1;
7818                 }
7819                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
7820
7821                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
7822                         continue;
7823
7824                 /*
7825                  * Stop the load balance at this level. There is another
7826                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
7827                  * actively.
7828                  */
7829                 if (!continue_balancing) {
7830                         if (need_decay)
7831                                 continue;
7832                         break;
7833                 }
7834
7835                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7836
7837                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
7838                 if (need_serialize) {
7839                         if (!spin_trylock(&balancing))
7840                                 goto out;
7841                 }
7842
7843                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
7844                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
7845                                 /*
7846                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
7847                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
7848                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
7849                                  */
7850                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
7851                         }
7852                         sd->last_balance = jiffies;
7853                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
7854                 }
7855                 if (need_serialize)
7856                         spin_unlock(&balancing);
7857 out:
7858                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
7859                         next_balance = sd->last_balance + interval;
7860                         update_next_balance = 1;
7861                 }
7862         }
7863         if (need_decay) {
7864                 /*
7865                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
7866                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
7867                  */
7868                 rq->max_idle_balance_cost =
7869                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
7870         }
7871         rcu_read_unlock();
7872
7873         /*
7874          * next_balance will be updated only when there is a need.
7875          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
7876          * updated.
7877          */
7878         if (likely(update_next_balance)) {
7879                 rq->next_balance = next_balance;
7880
7881 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7882                 /*
7883                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
7884                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
7885                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
7886                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
7887                  * balance for itself and we need to update the
7888                  * nohz.next_balance accordingly.
7889                  */
7890                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
7891                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
7892 #endif
7893         }
7894 }
7895
7896 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7897 /*
7898  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
7899  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
7900  */
7901 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
7902 {
7903         int this_cpu = this_rq->cpu;
7904         struct rq *rq;
7905         int balance_cpu;
7906         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
7907         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
7908         int update_next_balance = 0;
7909
7910         if (idle != CPU_IDLE ||
7911             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
7912                 goto end;
7913
7914         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
7915                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
7916                         continue;
7917
7918                 /*
7919                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
7920                  * work being done for other cpus. Next load
7921                  * balancing owner will pick it up.
7922                  */
7923                 if (need_resched())
7924                         break;
7925
7926                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
7927
7928                 /*
7929                  * If time for next balance is due,
7930                  * do the balance.
7931                  */
7932                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
7933                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
7934                         update_rq_clock(rq);
7935                         update_cpu_load_idle(rq);
7936                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
7937                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
7938                 }
7939
7940                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
7941                         next_balance = rq->next_balance;
7942                         update_next_balance = 1;
7943                 }
7944         }
7945
7946         /*
7947          * next_balance will be updated only when there is a need.
7948          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
7949          * updated.
7950          */
7951         if (likely(update_next_balance))
7952                 nohz.next_balance = next_balance;
7953 end:
7954         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
7955 }
7956
7957 /*
7958  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
7959  * of an idle cpu in the system.
7960  *   - This rq has more than one task.
7961  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
7962  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
7963  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
7964  *     multiple busy cpu.
7965  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
7966  *     domain span are idle.
7967  */
7968 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
7969 {
7970         unsigned long now = jiffies;
7971         struct sched_domain *sd;
7972         struct sched_group_capacity *sgc;
7973         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
7974         bool kick = false;
7975
7976         if (unlikely(rq->idle_balance))
7977                 return false;
7978
7979        /*
7980         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
7981         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
7982         */
7983         set_cpu_sd_state_busy();
7984         nohz_balance_exit_idle(cpu);
7985
7986         /*
7987          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
7988          * balancing.
7989          */
7990         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
7991                 return false;
7992
7993         if (time_before(now, nohz.next_balance))
7994                 return false;
7995
7996         if (rq->nr_running >= 2)
7997                 return true;
7998
7999         rcu_read_lock();
8000         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8001         if (sd) {
8002                 sgc = sd->groups->sgc;
8003                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
8004
8005                 if (nr_busy > 1) {
8006                         kick = true;
8007                         goto unlock;
8008                 }
8009
8010         }
8011
8012         sd = rcu_dereference(rq->sd);
8013         if (sd) {
8014                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
8015                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
8016                         kick = true;
8017                         goto unlock;
8018                 }
8019         }
8020
8021         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
8022         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
8023                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
8024                 kick = true;
8025                 goto unlock;
8026         }
8027
8028 unlock:
8029         rcu_read_unlock();
8030         return kick;
8031 }
8032 #else
8033 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
8034 #endif
8035
8036 /*
8037  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
8038  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
8039  */
8040 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
8041 {
8042         struct rq *this_rq = this_rq();
8043         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
8044                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8045
8046         /*
8047          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
8048          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
8049          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
8050          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
8051          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
8052          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
8053          */
8054         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
8055         rebalance_domains(this_rq, idle);
8056 }
8057
8058 /*
8059  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
8060  */
8061 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
8062 {
8063         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
8064         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
8065                 return;
8066
8067         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
8068                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
8069 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8070         if (nohz_kick_needed(rq))
8071                 nohz_balancer_kick();
8072 #endif
8073 }
8074
8075 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
8076 {
8077         update_sysctl();
8078
8079         update_runtime_enabled(rq);
8080 }
8081
8082 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
8083 {
8084         update_sysctl();
8085
8086         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
8087         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
8088 }
8089
8090 #endif /* CONFIG_SMP */
8091
8092 /*
8093  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
8094  */
8095 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
8096 {
8097         struct cfs_rq *cfs_rq;
8098         struct sched_entity *se = &curr->se;
8099
8100         for_each_sched_entity(se) {
8101                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8102                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
8103         }
8104
8105         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
8106                 task_tick_numa(rq, curr);
8107 }
8108
8109 /*
8110  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
8111  *  - child not yet on the tasklist
8112  *  - preemption disabled
8113  */
8114 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
8115 {
8116         struct cfs_rq *cfs_rq;
8117         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
8118         int this_cpu = smp_processor_id();
8119         struct rq *rq = this_rq();
8120         unsigned long flags;
8121
8122         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8123
8124         update_rq_clock(rq);
8125
8126         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
8127         curr = cfs_rq->curr;
8128
8129         /*
8130          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
8131          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
8132          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
8133          * of child point to valid ones.
8134          */
8135         rcu_read_lock();
8136         __set_task_cpu(p, this_cpu);
8137         rcu_read_unlock();
8138
8139         update_curr(cfs_rq);
8140
8141         if (curr)
8142                 se->vruntime = curr->vruntime;
8143         place_entity(cfs_rq, se, 1);
8144
8145         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
8146                 /*
8147                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
8148                  * 'current' within the tree based on its new key value.
8149                  */
8150                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
8151                 resched_curr(rq);
8152         }
8153
8154         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8155
8156         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8157 }
8158
8159 /*
8160  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
8161  * the current task.
8162  */
8163 static void
8164 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
8165 {
8166         if (!task_on_rq_queued(p))
8167                 return;
8168
8169         /*
8170          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
8171          * our priority decreased, or if we are not currently running on
8172          * this runqueue and our priority is higher than the current's
8173          */
8174         if (rq->curr == p) {
8175                 if (p->prio > oldprio)
8176                         resched_curr(rq);
8177         } else
8178                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
8179 }
8180
8181 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
8182 {
8183         struct sched_entity *se = &p->se;
8184
8185         /*
8186          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
8187          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
8188          * vruntime.
8189          */
8190         if (p->on_rq)
8191                 return true;
8192
8193         /*
8194          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
8195          * But there are some cases where it has already been normalized:
8196          *
8197          * - A forked child which is waiting for being woken up by
8198          *   wake_up_new_task().
8199          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
8200          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
8201          */
8202         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
8203                 return true;
8204
8205         return false;
8206 }
8207
8208 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8209 {
8210         struct sched_entity *se = &p->se;
8211         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8212
8213         if (!vruntime_normalized(p)) {
8214                 /*
8215                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
8216                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
8217                  */
8218                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
8219                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
8220         }
8221
8222         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
8223         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8224 }
8225
8226 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
8227 {
8228         struct sched_entity *se = &p->se;
8229         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8230
8231 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8232         /*
8233          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
8234          * class maintain depth value), reset depth properly.
8235          */
8236         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
8237 #endif
8238
8239         /* Synchronize task with its cfs_rq */
8240         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
8241
8242         if (!vruntime_normalized(p))
8243                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
8244 }
8245
8246 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8247 {
8248         detach_task_cfs_rq(p);
8249 }
8250
8251 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
8252 {
8253         attach_task_cfs_rq(p);
8254
8255         if (task_on_rq_queued(p)) {
8256                 /*
8257                  * We were most likely switched from sched_rt, so
8258                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
8259                  * if we can still preempt the current task.
8260                  */
8261                 if (rq->curr == p)
8262                         resched_curr(rq);
8263                 else
8264                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
8265         }
8266 }
8267
8268 /* Account for a task changing its policy or group.
8269  *
8270  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
8271  * migrates between groups/classes.
8272  */
8273 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
8274 {
8275         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
8276
8277         for_each_sched_entity(se) {
8278                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
8279
8280                 set_next_entity(cfs_rq, se);
8281                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
8282                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
8283         }
8284 }
8285
8286 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
8287 {
8288         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
8289         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
8290 #ifndef CONFIG_64BIT
8291         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
8292 #endif
8293 #ifdef CONFIG_SMP
8294         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
8295         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
8296 #endif
8297 }
8298
8299 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8300 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
8301 {
8302         detach_task_cfs_rq(p);
8303         set_task_rq(p, task_cpu(p));
8304
8305 #ifdef CONFIG_SMP
8306         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
8307         p->se.avg.last_update_time = 0;
8308 #endif
8309         attach_task_cfs_rq(p);
8310 }
8311
8312 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8313 {
8314         int i;
8315
8316         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8317
8318         for_each_possible_cpu(i) {
8319                 if (tg->cfs_rq)
8320                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
8321                 if (tg->se)
8322                         kfree(tg->se[i]);
8323         }
8324
8325         kfree(tg->cfs_rq);
8326         kfree(tg->se);
8327 }
8328
8329 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8330 {
8331         struct cfs_rq *cfs_rq;
8332         struct sched_entity *se;
8333         int i;
8334
8335         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8336         if (!tg->cfs_rq)
8337                 goto err;
8338         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
8339         if (!tg->se)
8340                 goto err;
8341
8342         tg->shares = NICE_0_LOAD;
8343
8344         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
8345
8346         for_each_possible_cpu(i) {
8347                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
8348                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8349                 if (!cfs_rq)
8350                         goto err;
8351
8352                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
8353                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
8354                 if (!se)
8355                         goto err_free_rq;
8356
8357                 init_cfs_rq(cfs_rq);
8358                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
8359                 init_entity_runnable_average(se);
8360         }
8361
8362         return 1;
8363
8364 err_free_rq:
8365         kfree(cfs_rq);
8366 err:
8367         return 0;
8368 }
8369
8370 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg)
8371 {
8372         unsigned long flags;
8373         struct rq *rq;
8374         int cpu;
8375
8376         for_each_possible_cpu(cpu) {
8377                 if (tg->se[cpu])
8378                         remove_entity_load_avg(tg->se[cpu]);
8379
8380                 /*
8381                  * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
8382                  * check on_list without danger of it being re-added.
8383                  */
8384                 if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
8385                         continue;
8386
8387                 rq = cpu_rq(cpu);
8388
8389                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8390                 list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
8391                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8392         }
8393 }
8394
8395 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
8396                         struct sched_entity *se, int cpu,
8397                         struct sched_entity *parent)
8398 {
8399         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
8400
8401         cfs_rq->tg = tg;
8402         cfs_rq->rq = rq;
8403         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
8404
8405         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
8406         tg->se[cpu] = se;
8407
8408         /* se could be NULL for root_task_group */
8409         if (!se)
8410                 return;
8411
8412         if (!parent) {
8413                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
8414                 se->depth = 0;
8415         } else {
8416                 se->cfs_rq = parent->my_q;
8417                 se->depth = parent->depth + 1;
8418         }
8419
8420         se->my_q = cfs_rq;
8421         /* guarantee group entities always have weight */
8422         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
8423         se->parent = parent;
8424 }
8425
8426 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
8427
8428 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
8429 {
8430         int i;
8431         unsigned long flags;
8432
8433         /*
8434          * We can't change the weight of the root cgroup.
8435          */
8436         if (!tg->se[0])
8437                 return -EINVAL;
8438
8439         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
8440
8441         mutex_lock(&shares_mutex);
8442         if (tg->shares == shares)
8443                 goto done;
8444
8445         tg->shares = shares;
8446         for_each_possible_cpu(i) {
8447                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
8448                 struct sched_entity *se;
8449
8450                 se = tg->se[i];
8451                 /* Propagate contribution to hierarchy */
8452                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
8453
8454                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
8455                 update_rq_clock(rq);
8456                 for_each_sched_entity(se)
8457                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
8458                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
8459         }
8460
8461 done:
8462         mutex_unlock(&shares_mutex);
8463         return 0;
8464 }
8465 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8466
8467 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8468
8469 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
8470 {
8471         return 1;
8472 }
8473
8474 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
8475
8476 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
8477
8478
8479 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
8480 {
8481         struct sched_entity *se = &task->se;
8482         unsigned int rr_interval = 0;
8483
8484         /*
8485          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
8486          * idle runqueue:
8487          */
8488         if (rq->cfs.load.weight)
8489                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
8490
8491         return rr_interval;
8492 }
8493
8494 /*
8495  * All the scheduling class methods:
8496  */
8497 const struct sched_class fair_sched_class = {
8498         .next                   = &idle_sched_class,
8499         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
8500         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
8501         .yield_task             = yield_task_fair,
8502         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
8503
8504         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
8505
8506         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
8507         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
8508
8509 #ifdef CONFIG_SMP
8510         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
8511         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
8512
8513         .rq_online              = rq_online_fair,
8514         .rq_offline             = rq_offline_fair,
8515
8516         .task_waking            = task_waking_fair,
8517         .task_dead              = task_dead_fair,
8518         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
8519 #endif
8520
8521         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
8522         .task_tick              = task_tick_fair,
8523         .task_fork              = task_fork_fair,
8524
8525         .prio_changed           = prio_changed_fair,
8526         .switched_from          = switched_from_fair,
8527         .switched_to            = switched_to_fair,
8528
8529         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
8530
8531         .update_curr            = update_curr_fair,
8532
8533 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
8534         .task_move_group        = task_move_group_fair,
8535 #endif
8536 };
8537
8538 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
8539 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
8540 {
8541         struct cfs_rq *cfs_rq;
8542
8543         rcu_read_lock();
8544         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
8545                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
8546         rcu_read_unlock();
8547 }
8548
8549 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
8550 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
8551 {
8552         int node;
8553         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
8554
8555         for_each_online_node(node) {
8556                 if (p->numa_faults) {
8557                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
8558                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8559                 }
8560                 if (p->numa_group) {
8561                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
8562                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
8563                 }
8564                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
8565         }
8566 }
8567 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
8568 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
8569
8570 __init void init_sched_fair_class(void)
8571 {
8572 #ifdef CONFIG_SMP
8573         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
8574
8575 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8576         nohz.next_balance = jiffies;
8577         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
8578         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
8579 #endif
8580 #endif /* SMP */
8581
8582 }